JP5836689B2

JP5836689B2 - 電動弁

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Publication number: JP5836689B2
Application number: JP2011170652A
Authority: JP
Inventors: 輝彦森; 佐藤　雅也; 雅也佐藤
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2031-08-04
Also published as: JP2013036487A

Description

本発明は、ヒートポンプ式冷暖房システム等に組み込まれて使用される電動弁に係り、特に、正流れ時（小流量流通時）は流量を高精度に制御し得、逆流れ時（大流量流通時）には圧力損失を可及的に低減できるようにした電動弁に関する。

図１３にヒートポンプ式冷暖房システムの一例を示す。この冷暖房システム１００は、圧縮機１０１、流路切換器１０２、室外熱交換器（凝縮器）１０３、室内熱交換器（蒸発器）１０４の他、省エネ効率等を向上させるため、通常は１つでよい膨張弁を二つ備えている（ディストリビュータ等は図示省略）。すなわち、室外熱交換器１０３の近くに第１膨張弁１０５が配置され、室内熱交換器１０４の近くに第２膨張弁１０６が配置されている。膨張弁１０５、１０６としては感温式（機械式）のものが用いられている。また、圧力損失を可及的に低減するため、これらの第１及び第２膨張弁１０５、１０６に並列に第１及び第２逆止弁１０８、１０９が配置されている。

この冷暖房システム１００においては、冷房時には、圧縮機１０１で圧縮された冷媒ガスは、図の実線矢印で示される如くに、例えば四方弁等からなる流路切換器１０２から室外熱交換器１０３に導入され、ここで外気と熱交換して凝縮し、この凝縮した冷媒が第１逆止弁１０８を通って（第１膨張弁１０５をバイパスして）、第２膨張弁１０６に流入し、ここで断熱膨張した後、蒸発器１０４に流入し、蒸発器１０４にて室内空気と熱交換して蒸発し、室内を冷房する。

それに対し、暖房時には、圧縮機１０１で圧縮された冷媒ガスは、図の破線矢印で示される如くに、流路切換器１０２から室内熱交換器１０４に導入され、ここで室内空気と熱交換して凝縮し、室内を暖房した後、第２逆止弁１０９を通って（第２膨張弁１０６をバイパスして）、第１膨張弁１０５に流入し、ここで減圧された後、ディストリビュータを介して室外熱交換器１０３に導入され、ここで蒸発して圧縮機１０１に戻る。

このように、冷暖房システム１００では、正流れ時（冷房時）は、冷媒を第１膨張弁１０５を通さずに第１逆止弁１０８を通じて第２膨張弁１０６に導き、この第２膨張弁１０６で流量を調整し、逆流れ時（暖房時）は、冷媒を第２膨張弁１０６を通さずに第２逆止弁１０９を通じて第１膨張弁１０５に導き、この第１膨張弁１０５で流量を調整するようにされており、逆止弁１０８、１０９を膨張弁１０５、１０６に並列に組み込むことにより、圧力損失を可及的に低減するようにしている。

ところで、近年、上記した如くの冷暖房システム１００においては、省エネ効率等を一層向上させるべく、上記感温式（機械式）の膨張弁１０５、１０６に代えて、リフト量、すなわち、弁口の実効開口面積を任意に制御可能な電子制御式電動弁を用いることが検討されている。

以下、電子制御式電動弁の一例を図１４を参照しながら説明する。図示例の電動弁１０’は、下部大径部２５ａと上部小径部２５ｂを有し、前記下部大径部２５ａの下端部に弁体２４が一体に設けられた弁軸２５と、前記弁体２４が接離する弁口２３が形成された弁座２２が設けられるとともに、導管（継手）からなる第１入出口１１及び第２入出口１２が接続された弁室２１を有する弁本体２０と、この弁本体２０にその下端部が密封接合されたキャン４０と、このキャン４０の内周に所定の間隙αをあけて配在されたロータ３０と、このロータ３０を回転駆動すべく前記キャン４０に外嵌されたステータ５０Ａと、前記ロータ３０と前記弁体２４との間に配在され、前記ロータ３０の回転を利用して前記弁体２４を前記弁口２３に接離させるねじ送り機構とを備え、前記弁口２３に対する弁体２４のリフト量を変化させることにより冷媒の通過流量を制御するようになっている。

前記ステータ５０Ａは、ヨーク５１、ボビン５２、ステータコイル５３，５３、及び樹脂モールドカバー５６等で構成され、前記ロータ３０やステータ５０Ａ等でステッピングモータ５０が構成され、該ステッピングモータ５０やねじ送り機構等で前記弁口２３に対する前記弁体２４のリフト量を調整するための昇降駆動機構が構成される。

前記ロータ３０には、支持リング３６が一体的に結合されるとともに、この支持リング３６に、前記弁軸２５及びガイドブッシュ２６の外周に配在された下方開口で筒状の弁軸ホルダ３２の上部突部がかしめ固定され、これにより、ロータ３０、支持リング３６及び弁軸ホルダ３２が一体的に連結されている。

前記ねじ送り機構は、弁本体２０にその下端部２６ａが圧入固定されるとともに、弁軸２５（の下部大径部２５ａ）が摺動自在に内挿された筒状のガイドブッシュ２６の外周に形成された固定ねじ部（雄ねじ部）２８と、前記弁軸ホルダ３２の内周に形成されて前記固定ねじ部２８に螺合せしめられた移動ねじ部（雌ねじ部）３８とから構成されている。

また、前記ガイドブッシュ２６の上部小径部２６ｂが弁軸ホルダ３２の上部に内挿されるとともに、弁軸ホルダ３２の天井部３２ａの中央（に形成された通し穴）に弁軸２５の上部小径部２５ｂが挿通せしめられている。弁軸２５の上部小径部２５ｂの上端部にはプッシュナット３３が圧入固定されている。

また、前記弁軸２５は、該弁軸２５の上部小径部２５ｂに外挿され、かつ、弁軸ホルダ３２の天井部３２ａと弁軸２５における下部大径部２５ａの上端段丘面との間に縮装された圧縮コイルばねからなる閉弁ばね３４によって、常時下方（閉弁方向）に付勢されている。弁軸ホルダ３２の天井部３２ａ上でプッシュナット３３の外周には、コイルばねからなる復帰ばね３５が設けられている。

前記ガイドブッシュ２６には、前記ロータ３０が所定の閉弁位置まで回転下降せしめられた際、それ以上の回転下降を阻止するための回転下降ストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体（固定ストッパ）２７が固着され、弁軸ホルダ３２には前記ストッパ機構の他方を構成する上ストッパ体（移動ストッパ）３７が固着されている。

なお、前記閉弁ばね３４は、弁体２４が弁口２３に着座する閉弁状態において所要のシール圧を得るため（漏れ防止）、及び、弁体２４が弁口２３に衝接した際の衝撃を緩和するために配備されている。

このような構成とされた電動弁１０’にあっては、ステータコイル５３，５３に第１態様で通電励磁パルスを供給することにより、弁本体２０に固定されたガイドブッシュ２６に対し、ロータ３０及び弁軸ホルダ３２が一方向に回転せしめられ、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２８と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３８とのねじ送りにより、例えば弁軸ホルダ３２が下方に移動して弁体２４が弁口２３に押し付けられて弁口２３が閉じられる（全閉状態）。

弁口２３が閉じられた時点では、上ストッパ体３７は未だ下ストッパ体２７に衝接しておらず、弁体２４が弁口２３を閉じたままロータ３０及び弁軸ホルダ３２はさらに回転下降する。この場合、弁軸２５（弁体２４）は下降しないが、弁軸ホルダ３２は下降するため、閉弁ばね３４が所定量圧縮せしめられ、その結果、弁体２４が弁口２３に強く押し付けられるとともに、弁軸ホルダ３２の回転下降により、上ストッパ体３７が下ストッパ体２７に衝接し、その後ステータコイル５３，５３に対するパルス供給が続行されても弁軸ホルダ３２の回転下降は強制的に停止される。

一方、ステータコイル５３，５３に第２態様で通電励磁パルスを供給すると、弁本体２０に固定されたガイドブッシュ２６に対し、ロータ３０及び弁軸ホルダ３２が前記と逆方向に回転せしめられ、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２８と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３８とのねじ送りにより、今度は弁軸ホルダ３２が上方に移動する。この場合、弁軸ホルダ３２の回転上昇開始時点（パルス供給開始時点）では、閉弁ばね３４が前記のように所定量圧縮せしめられているので、閉弁ばね３４が前記所定量分伸長するまでは、前記弁体２４が弁口２３からは離れず閉弁状態（リフト量＝０）のままである。そして、閉弁ばね３４が前記所定量分伸長した後、弁軸ホルダ３２がさらに回転上昇せしめられると、前記弁体２４が弁口２３から離れて弁口２３が開かれ、冷媒が弁口２３を通過する。この場合、ロータ３０の回転量により弁体２４のリフト量、言い換えれば、弁口２３の実効開口面積を任意に細かく調整することができ、ロータ３０の回転量は供給パルス数により制御されるため、冷媒流量を高精度に制御することができる（詳細は、特許文献１、２等を参照）。

ところが、前記冷暖房システム１００に上記した如くの電動弁１０’を採用した場合においても、次のような改善すべき課題がある。すなわち、前記冷暖房システム１００では、正流れ時（冷房時）は、冷媒を第１膨張弁１０５を通さずに第１逆止弁１０８を通じて第２膨張弁１０６に導き、この第２膨張弁１０６で流量を調整し、逆流れ時（暖房時）は、冷媒を第２膨張弁１０６を通さずに第２逆止弁１０９を通じて第１膨張弁１０５に導き、この第１膨張弁１０５で流量を調整するようにされている関係上、逆止弁１０８、１０９を膨張弁１０５、１０６に並列に組み込むことが不可欠であるが、逆止弁二つを冷媒回路に組み込むことは、その分、継手類などの部品の点数が増大するとともに、配管接続作業にも余計に手間と時間がかかる。

そこで、特許文献２には、前記した膨張弁と逆止弁の両機能を併せ持つ電動弁、すなわち、冷媒が一方向に流されるとき（正流れ時＝小流量流通時）は、流量制御を行なうべくリフト量（実効開口面積）を所定値以下の特定範囲で細かく制御するようにし、冷媒が他方向に流されるとき（逆流れ時＝大流量流通時）は、圧力損失を可及的に低減すべくリフト量（実効開口面積）を最大にするようにしたものが提案されている。

しかしながら、かかる提案の電動弁においては、大流量流通時における圧力損失を低減すべく、弁口の口径を大きくすると、小流量流通時において流量制御を高精度に行なえなくなってしまうという問題がある。

一方、大流量流通時における圧力損失の低減と小流量流通時の流量制御精度の向上の両立を図るべく、特許文献３に所載のように、ニードル型の主弁体を有する弁軸と、前記主弁体により開閉される主弁口（オリフィス）が形成された弁座を有する弁本体と、前記主弁口の実効開口面積（主弁体部のリフト量）を調整するための昇降駆動手段としてのモータとを備え、小流量流通時には、流量制御を高精度に行なうべく、流体を前記主弁体と主弁口との間からのみ流し、大流量流通時には、圧力損失を可及的に低減すべく、流体の全部ないし大半を前記主弁口を介することなく流すように構成された電動弁が提案されている。

この電動弁は、より詳細には、前記主弁口をバイパスする大流量用流路が形成されるとともに、該大流量用流路を小流量流通時（正流れ時）には閉じ、大流量流通時（逆流れ時）には開く逆止弁体が前記主弁座を挟んで前記主弁体部とは反対側に配備された逆止弁付きの電動弁となっている（特許文献３の図１、図２に示される第１実施例）。

特開２００１-５０４１５号公報特開２００９-１４０５６号公報特開２０１０-２４９２４６号公報

上記提案の逆止弁付き電動弁では、小流量流通時には、ニードル型の主弁体部のみで流量制御を行い、大流量流通時には逆止弁体が大流量用流路（バイパス流路）を自動的に開くようにされているので、小流量流通時の流量制御精度の向上と大流量流通時における圧力損失の低減の両立を図ることができるが、逆止弁体が主弁座を挟んで主弁体部とは反対側（反弁室側）に配備されているため、弁本体の大型化、弁座等の内部構造の複雑化、加工組み立てコストの増大等を招きやすく、費用対効果が課題となっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、弁本体の大型化、弁座等の内部構造の複雑化、加工組み立てコストの増大等を招くことなく、小流量流通時には流量を高精度に制御し得、大流量流通時には可及的に圧力損失が生じないように流体を流すことのできる費用対効果に優れた電動弁を提供することにある。また、構成が簡単であり、流通方向の変更が速やかに行なえ、動作状態が安定している電動弁を提供することにある。

前記目的を達成するべく、本発明に係る電動弁は、基本的には、第１入出口、弁室、及び第２入出口が設けられた弁本体と、該弁本体における前記弁室と前記第２入出口との間に設けられた弁座体と、前記弁室から前記弁座体の弁座を介して前記第２入出口へ流れる流量を調整すべく前記弁室内に配在されたニードル型の弁体部を有する弁軸と、該弁軸を昇降させるためのモータと、を備える。

そして、前記弁座体は、小流量用流路を構成する主弁口と、該主弁口をバイパスする大流量用流路を構成する少なくとも１つの逆止弁口と、を有すると共に、前記弁室内には、ガイドと該ガイドに沿って移動して前記逆止弁口を正流れ時には閉じ、逆流れ時には開くフロート型の逆止弁体とが配備されていることを特徴としている。

前記のごとく構成された本発明の電動弁では、逆止弁体は、大流量用流路（逆止弁口）を正流れ時には閉じ、逆流れ時には開くように構成されると共にフロート型であり、かつガイドを備えているために、弁室内の前記ガイドに沿って速やかに移動することができ、該逆止弁体が大流量用流路（逆止弁口）を閉じて冷媒（流体）の流量調整を行なう正流れ時と、逆止弁体が大流量経路（逆止弁口）を開いて流す逆流れ時とを変更するとき、速やかな切換えが可能となる。
また、本発明の電動弁は、小流量用流路を構成する主弁口を有する弁座体に、該主弁口をバイパスする大流量用流路を構成する逆止弁口を併設形成しているので、弁本体の大型化、弁座等の内部構造の複雑化、加工組み立てコストの増大等を招くことがない。

本発明に係る電動弁の好ましい具体的な態様としては、前記逆止弁口は、前記弁座における前記主弁口の外周側に形成されることを特徴としている。この構成によれば、弁座を開閉して正流れ時の流体の流量を調整する弁軸の外周側に逆止弁口が形成され、弁軸の外周側に逆止弁体が移動可能に位置しているため、コンパクトな構成を達成でき、弁室や弁本体の小型化を達成できる。

また、本発明に係る電動弁の好ましい具体的な他の態様としては、前記逆止弁体は、球体もしくは下端が前記逆止弁口を閉塞する円柱体に形成されることを特徴としている。この構成によれば、球体もしくは円柱体の逆止弁体は、その外周面がガイドで規制され、流体の流れの変化に伴う旋回力が逆止弁体に作用しても、安定して迅速に移動（上下動）することができ、速やかに流れを変更することができる。

さらに、本発明に係る電動弁の好ましい具体的な他の態様としては、前記ガイドは、前記弁座体の上部に位置する弁シートから前記弁室側に一体的に立設されているガイド柱であることを特徴としている。また、前記ガイドは、前記弁室の壁面に形成されているガイド壁であることが好ましく、前記逆止弁体は、プラスチック製もしくはアルミニウム等の軽量金属製であるが好ましい。

ガイドを弁座体の上部に位置する弁シートから弁室側に一体的に立設したガイド柱とすること、また、ガイドを弁室壁面に形成したガイド壁とすることで、構成を簡略化することができ、逆止弁体をプラスチック製や、アルミニウム等の軽量金属製とすることで速やかな、流体の流れ変更が可能となる。

本発明に係る電動弁では、主弁口をバイパスする大流量用流路が形成されるとともに、該大流量用流路を正流れ時には閉じ、逆流れ時には開くフロート型の逆止弁体が弁室に配備されるので、弁本体の大型化、弁座等の内部構造の複雑化、加工組み立てコストの増大等を招くことがなく、小流量流通時には流量を高精度に制御し得、大流量流通時には可及的に圧力損失が生じないように流体を流すことができ、費用対効果に優れるものとなる。また、逆止弁体は、１個又は複数個で構成を簡単にでき、流通方向を変更する動作を速やかに行なうことができる。さらに、複数個の逆止弁体により、異物等による機能低下を防止することができる。

本発明に係る電動弁の第１実施例の構成並びに正流れ時の動作説明に供される縦断面図。本発明に係る電動弁の第１実施例の構成並びに逆流れ時の動作説明に供される縦断面図。図１の要部を破断した状態の斜視図。図３の要部をさらに拡大した状態の要部斜視図。図４を下方から見た状態の要部斜視図。（Ａ）は図１のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図、（Ｂ）は（Ａ）のガイドと逆止弁体との詳細を示す模式図。本発明に係る電動弁の第２実施例の構成を示す縦断面図。図７のＢ−Ｂ線に沿う構成並びに正流れ時の動作説明に供される縦断面図。図８の逆流れ時の動作説明に供される縦断面図。図８のＣ−Ｃ矢視線に沿う断面図。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図８のＣ−Ｃ矢視線に沿う変形例の断面図。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ逆止弁体の変形例を示す平面図及び正面図。従来のヒートポンプ式冷暖房システムの一例を示す構成図。従来の電動弁の一例を示す縦断面図。

以下、本発明に係る電動弁の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１、図２は、本発明に係る電動弁の一実施形態（第１実施例）の縦断面図であり、図１は正流れ時（小流量流通時）、図２は逆流れ時（大流量流通時）を示している。図示実施例の電動弁１０Ａのステッピングモータ５０等の基本構成は、前述した図１４に示される従来例の電動弁１０’と略同じであるので、ここでは、図１４に示される従来例の電動弁１０’の各部に対応する部分には同一の符号を付して重複説明を省略し、以下は、主要部（特徴部分）を重点的に説明する。

図示第１実施例の電動弁１０Ａは、基本的には、第１入出口１１、弁室２１、及び第２入出口１２が設けられた弁本体２０と、主弁口２３が形成され、弁本体２０における弁室２１と第２入出口１２との間に設けられた弁座体２２と、弁室２１から主弁口２３を介して第２流出口１２へ流れる流量を調整すべく弁室２１内に配在されたニードル型の主弁体２４を有する弁軸２５と、該弁軸２５を昇降させるためのモータ５０と、を備えている。

より詳細には、前記弁本体２０は上方開口の有底円筒状に形成された基体部２０Ａと、基体部の上部開口に嵌合して溶接された蓋状部材２０Ｂより構成され、基体部２０Ａと蓋状部材２０Ｂにより前記弁室２１が画成されている。弁室２１には、この弁室を上下に区切る弁座体２２が水平方向に延在して弁本体２０と例えば一体的に形成され、弁座体２２の中央部には、弁座２３ａを有する主弁口２３が形成されている。弁本体２０の下方の底面には挿通口１２ａが形成され、この挿通口１２ａを介して導管継手からなる第２入出口１２が接合されている。

そして、本実施例の電動弁１０Ａでは、図４、図５を参照すればよくわかるように、弁座体２２の中心には小流量用流路を構成する前記主弁口２３が形成されており、主弁口２３の外周側の同一円周上に等角度間隔（１２０度間隔）で３個の逆止弁口７２が形成されている。電動弁１０Ａは、この３個の逆止弁口７２を含んで、前記主弁口２３をバイパスする大流量用流路７０（図２参照）が構成されるとともに、該大流量用流路７０を正流れ時には閉じ、逆流れ時には開くフロート型の複数個の逆止弁体７５が前記弁室２１に配備されている。

弁座体２２は平面視で円形であり、弁座体２２の上側、すなわち弁室２１側の面にはリング状の凹部が形成され、この凹部内にはリング状の弁シート２９が嵌合されている。弁シート２９には弁座体２２に形成された主弁口２３と、３つの逆止弁口７２に対応して貫通孔が形成され、主弁口２３と同心の貫通孔２９ａ、逆止弁口７２と同心の貫通孔２９ｂの直径は、それぞれ主弁口２３及び逆止弁口７２の直径より大きく設定されている。このため、本実施例では、４つの貫通孔２９ａ、２９ｂは連通して繋がった状態に形成されている。４つの貫通孔２９ａ、２９ｂは、主弁口２３、逆止弁口７２より大きく形成されているため、主弁口２３に弁棒２５が接離するとき、あるいは逆止弁口７２に逆止弁体７５が接離するときに干渉することがない。

この逆止弁体７５は、プラスチックもしくはアルミニウム等の軽量金属を素材として球形に作製されたもので、本実施例では弁座体２２に形成された３個の逆止弁口７２を塞ぐ３個の球体の弁体で構成されている。球体の逆止弁体７５は弁室２１内を上下動可能に配置されるもので、直径の小さい小型の球体で構成され、体積の小さいものとなっている。したがって、３個の逆止弁体７５は、正流れ時には大流量用流路７０の逆止弁口７５を閉じ、逆流れ時には開くように構成され、体積が小さく単純な形状で流体抵抗が少なく、速やかな移動が可能となっている。

逆止弁体７５は、弁室２１内のガイド柱７３に沿って上下動可能に配置されている。すなわち、弁座体２２の上部に位置する弁シート２９には球体の逆止弁体７５の外周面と僅かな間隙を有して対向する断面が円弧面で形成されたガイド柱７３が立設されており、このガイド柱の上端は蓋状部材２０Ｂまで延びている。ガイド柱７３が２本で１組、計３組が立設された弁シート２９は弁室２１内に配置され、弁シートの下面が弁座体２２の上面に接し、ガイド柱７３の上端が弁室２１の上部を塞ぐ蓋状部材２０Ｂに接することで位置決めされる構成となっている。

ガイド柱７３は図６（Ｂ）の模式図で示されるように、球体の逆止弁体７５が通過できる円筒状部を軸方向に切断して開口とした形状に形成され、例えばガイド柱の湾曲壁面と開口とが２個ずつ形成され、湾曲壁面の角度θ１が９０度より小さい角度に設定され、開口の角度θ２が９０度程度に形成され、弁軸側の開口の角度θ３が１２０度程度に設定されている。ガイド柱は１つの逆止弁体７５につき２本に限らず３本、４本でもよく、ガイド柱と開口の角度も任意に設定できる。例えば、ガイド柱が３本の時にはガイド柱の角度θ１を６０度程度、開口の角度を６０度程度等適宜に設定することができる。さらに、ガイドを円筒状とし、その壁面に１又は複数の貫通孔を設けるようにしても良い。

ガイド柱７３同士の間に形成された開口は冷媒（流体）が流れるスペースであり、逆流れ時に開く複数の逆止弁口７２の開口面積に相当する空間以上の通過面積が形成される必要がある。すなわち、正流れ時に、第１入出口１１から流入した冷媒（流体）は、複数のガイド柱７３間に形成された開口を通して弁座体２２に形成された主弁口２３の弁座２３ａと弁体２４との間の隙間を通って正流れを形成し、第２入出口１２から流出する。反対に、第２入出口１２から流入した冷媒（流体）は、複数個の逆止弁体７５を押し上げ、複数の逆止弁口７２を通り、ガイド柱７３間の開口を通して第１入出口１１に流れる逆流れを形成するように、ガイド柱と、それらの間の開口が設定されている。

前記の如く構成された本実施形態の電動弁の動作について以下に説明する。このような構成とされた本実施例の電動弁１０Ａにおいては、図１に示される如くの小流量流通時（第１入出口１１より冷媒（流体）が流入する正流れ時Ｆ１）には、弁室２１の圧力が第２入出口１２の圧力より大きいので、逆止弁体７５が押し下げられて、弁座体２２に形成された３つの逆止弁口７２を塞ぎ、第１入出口１１から弁室２１に導入された冷媒（流体）は、前記逆止弁体７５の周囲やガイド柱の周囲を通過して主弁口２３に導かれ、この主弁口２３と主弁体２４との間に形成される弁座２３ａの隙間を介して第２入出口１２に流出（Ｆ２）する。主弁口２３と主弁体２４との間に形成される隙間は、モータ５０を回転させることで主弁体２４が下端に形成された弁軸２５を上下動させて調整され、通過流量を調整することができる。

一方、図２に示される如くの大流量流通時（第２入出口１２より冷媒（流体）が流入する逆流れ時Ｆ３）には、弁室２１の圧力が第２入出口１２の圧力より小さいので、３個の逆止弁体７５が上方に押し上げられて、３個の逆止弁口７２（大流量用通路７０）が開かれ、第２入出口１２からの冷媒（流体）は、３個の逆止弁口７２→弁室２１→第１入出口１１へと流れる（Ｆ４）。このとき、３個の逆止弁体７５は弁軸２５の昇降位置に制限されることなく押し上げられるため、可及的に圧力損失が生じないように冷媒を流すことができる。

本実施例の電動弁１０Ａは、主弁口２３をバイパスする大流量用流路７０が形成されるとともに、該大流量用流路７０を正流れ時には閉じ、逆流れ時には開くフロート型の複数の逆止弁体７５が弁室２１に配備されており、逆止弁体７５は小型でガイド柱７３に沿って上下動が可能となっているので、弁本体の大型化、弁座等の内部構造の複雑化、加工組み立てコストの増大等を招くことがなく、小流量流通時には流量を高精度に制御し得、大流量流通時には可及的に圧力損失が生じないように流体を流すことができ、費用対効果に優れるものとなる。また、流体の流れを変更すると、軽量で簡単な構成の複数の逆止弁体７５は速やかに上下移動することができ、迅速な流れ変更が可能となる。

なお、この実施例においては逆止弁口７２及び逆止弁体７５は、それぞれ３個ずつ設けられているが、本発明はこれのみに限定されることはなく、それぞれ１個ずつ若しくは２個ずつ、又は４個ずつ以上であっても良い。

つぎに、本発明の他の実施形態を図７〜１０に基づき詳細に説明する。図７は本発明に係る第２実施例の電動弁１０Ｂの縦断面図、図８は図７と直交する方向の正流れ時の縦断面図、図９は逆流れ時の縦断面図、図１０は図８のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。なお、この実施例２は前記した実施例１に対し、逆止弁体の上下動をガイドする構成が異なることを特徴とする。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

この実施例２の電動弁１０Ｂは、逆止弁体７５の上下動を弁室２１内の壁面に溝状に形成されたガイド壁７４でガイドするものである。すなわち、弁室２１内の壁面には逆止弁体７５の球体の半径より僅かに大きい半径の円弧で上下方向に沿って円弧状溝部が形成され、ガイド壁７４を構成している。逆止弁体７５は、その外周球面がガイド壁７４で覆われており、さらに中心に位置する弁棒２５とも接近した状態に配置されているため、ガイド壁７４と弁棒２５により安定した状態で上下動（移動）することができる構成となっている。

この実施例２の電動弁１０Ｂにおいては、複数の逆止弁体７５は弁室２１内の壁面に上下方向に形成された円弧状溝部からなるガイド壁７４に沿って上下動することができ、正流れ時には第１入出口１１から流入された冷媒（流体）は弁室２１内に充満して逆止弁体７５は弁座体２２の弁座２３ａに着座して逆止弁口７２を塞ぐ。そして、ステッピングモータ５０の回転により弁軸２５が上下動され、弁体２４と主弁口２３との隙間を通して冷媒の通過量が制御される。

これに対して、逆流れ時には、第２入出口１２から流入された冷媒（流体）は複数の逆止弁体７５を押し上げ、複数の逆止弁口７２が開口して大流量用流路７０が形成され、弁室２１内に流れ込んで第１入出口１１から流れ出る。複数の逆止弁体７５は弁室２１の壁面に形成されたガイド壁７４と弁棒２５とにより安定して迅速に上下動することができるため、流体の迅速な流れ切換えが可能となる。

この実施例２においても、正流れの小流量流通時には流量を高精度に制御することができ、逆流れの大流量流通時には可及的に圧力損失が生じないように流体を流すことができる。また、小型の複数の逆止弁体７５を弁室２１内に配備し、弁本体２０の大型化、弁座２２等の内部構造の複雑化、加工組み立てコストの増大等を招くことがなく、逆止弁を備える電動弁１０Ｂは費用対効果に優れるものとなる。

実施例２の電動弁１０Ｂでは、前記のように逆止弁体７５は２つ並べて配置した例を示したが、図１１（Ａ）に示される電動弁１０Ｃのように、弁軸２５の外周に３つの逆止弁体７５を円周上に配置することもできる。また、図１１（Ｂ）に示される電動弁１０Ｄのように、弁軸２５の周囲に４つの逆止弁体７５を円周上に配置することもできる。このように、逆止弁体の個数は適宜設定できるものであり、逆止弁体の個数に合わせて逆止弁口を形成すればよい。もちろん、逆止弁体及び逆止弁口はそれぞれ１つでも良い。

また、逆止弁体として、球体の例を示したが、本発明では球体に限られるものでなく、図１２（Ａ）に示される逆止弁体７５Ａのように、円柱体で構成され、この円柱体の尖った下端部が弁座体に形成された逆止弁口を閉塞する形状であればよい。さらに、図１２（Ｂ）に示される逆止弁体７５Ｂのように、下端が半球状である円柱体で構成され、半球状の下端部が弁座体に形成された逆止弁口を閉塞する形状であればよい。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行なうことができるものである。例えば、第１実施例において、逆止弁口及び逆止弁体は１２０度の等間隔で３つ設けた例を示したが、１８０度間隔で２つの逆止弁口及び逆止弁体を設けるように構成してもよく、その個数は適宜変更することができる。

また、逆止弁体を構成する軽量金属としてアルミニウムの例を示したが、チタン等の軽量金属を用いてもよい。さらに、弁座を形成した弁座体と、この弁座体と別体の弁座シートを有する構成を説明したが、弁座体と弁座シートを一体的に形成するように構成してもよいことは勿論である。

また第１実施例および第２実施例で示された弁本体２０は、適宜分割されて複数の部品により構成されても良いことは当然である。

さらに、第１実施例におけるガイド柱７３は、弁シート２９に形成される代わりに蓋状部材２０Ｂに形成されても良いことは当然である。

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ電動弁
１１第１入出口
１２第２入出口
２０弁本体
２１弁室
２２弁座体
２３主弁口（小流量用流路）
２３ａ弁座
２４主弁体
２５弁軸
２９弁シート
５０モータ
７０大流量用流路
７２逆止弁口
７３ガイド（ガイド柱）
７４ガイド（ガイド壁）
７５，７５Ａ，７５Ｂ逆止弁体

Claims

第１入出口、弁室、及び第２入出口が設けられた弁本体と、該弁本体における前記弁室と前記第２入出口との間に設けられた弁座体と、前記弁室から前記弁座体の弁座を介して前記第２入出口へ流れる流量を調整すべく前記弁室内に配在されたニードル型の弁体部を有する弁軸と、該弁軸を昇降させるためのモータと、を備え、
前記弁座体は、小流量用流路を構成する主弁口と、該主弁口をバイパスする大流量用流路を構成する少なくとも１つの逆止弁口と、を有すると共に、
前記弁室内には、ガイドと該ガイドに沿って移動して前記逆止弁口を正流れ時には閉じ、逆流れ時には開くフロート型の逆止弁体とが配備されていることを特徴とする電動弁。
前記逆止弁口は、前記弁座体における前記主弁口の外周側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
前記逆止弁体は、球体もしくは下端が前記逆止弁口を閉塞する円柱体に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動弁。
前記ガイドは、前記弁座体の上部に位置する弁シートから前記弁室側に一体的に立設されているガイド柱であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動弁。
前記ガイドは、前記弁室の壁面に形成されているガイド壁であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動弁。
前記逆止弁体は、プラスチック製もしくはアルミニウム等の軽量金属製であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電動弁。