JP5999960B2 - 電動弁 - Google Patents

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８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９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２３ａ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１５と、この弁本体１５に環状連結具４４を介してその下端部が溶接により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１５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１５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（弁座２３ａ）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１５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）。この電動弁は、双方向流通型の電動弁ということができる。

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、流通方向の変更を速やかに安定して行うことができ、動作状態が安定して信頼性を向上させ得る電動弁を提供することにある。

前記目的を達成すべく、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、を備えている。

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、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が前記弁室に配備され、前記逆止弁体は前記逆止弁口と同数設けられると共に、前記逆止弁体が前記逆止弁口を開閉するように前記弁室内にガイド手段を備え、前記ガイド手段としてのガイド柱が前記弁室の天井部から前記弁座体上の所定高さ位置まで下向きに突設されて、該ガイド柱の下端面と前記弁座体の上面との間に流通間隙が形成されていることを特徴としている。

好ましい態様では、前記弁室の内周壁面で前記ガイド手段の一部が構成される。
また好ましい態様では、前記逆止弁口は、前記主弁口の外周側に形成される。

前記逆止弁体は、好ましくは、球体もしくは下端が前記逆止弁口を閉塞する柱状体で構成される。
前記弁座体は、好ましくは、前記弁本体と一体形成される。

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、弁座体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。

上記に加え、各逆止弁体による逆止弁口の開閉を確実かつ円滑に行わせるためのガイド手段としてのガイド柱が弁室の天井部から弁座体上の所定高さ位置まで下向きに突設されて、このガイド柱の下端面と弁座体の上面との間に流通間隙が形成されているので、逆流れ時において流体の流れがさほど阻害されなくなり、逆流れ時の圧力損失を効果的に低減できる。

本発明に係る電動弁の一実施例の構成並びに正流れ時の動作説明に供される部分切欠断面図。 本発明に係る電動弁の一実施例の構成並びに逆流れ時の動作説明に供される部分切欠断面図。 逆流れ時を示す図２の要部を破断した状態の斜視図。 （Ａ）は図２の概ねＸ-Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は図２の概ねＹ-Ｙ矢視線に従う断面図。 図１に示される電動弁のガイド柱の一例とそれが設けられた蓋状部材を示す斜視図。 図１に示される電動弁のガイド柱の他の例とそれが設けられた蓋状部材を示す斜視図。 ガイド柱として図６に示されるものが用いられた場合の、図４（Ｂ）に対応する断面図。 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の形態を図面を参照しながら説明する。

図１、図２は、本発明に係る電動弁の一実施例の主要部の部分切欠断面図であり、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。なお、本実施例では、流体（冷媒）の流れ方向が第１入出口１１→第２入出口１２の場合を正流れ（図１）、第２入出口１２→第１入出口１１の場合を逆流れ（図２）と称す。図３は、主要部（弁本体）の部分切欠斜視図（逆流れ時）である。

また、図示実施例の電動弁１０のステッピングモータ５０、弁軸２５等の基本構成は、前述した図９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９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）である弁本体１５部分を重点的に説明する。

本実施例の弁本体１５には、正流れ方向で見て、順次、第１入出口１１、該第１入出口が開口する弁室２１、主弁口２３が形成された弁座体（隔壁）１６、この弁座体１６を天井部とする下部空間２２、及び下部空間２２に連なる第２入出口１２が設けられている。

より詳細には、弁本体１５は、上面が開口した有底円筒状の基体部１５Ａと、この基体部１５Ａの上部に、周方向の位置決めした状態で被着嵌合せしめられて溶接により接合された蓋状部材１５Ｂとから構成されている。

基体部１５Ａの下部には、基体部１５Ａ内を上下に仕切る厚肉円板状の弁座体１６が一体に設けられ、この弁座体１６と蓋状部材１５Ｂとの間が弁室２１とされ、基体部１５Ａの底部と弁座体１６との間が下部空間２２となっている。ここでは、蓋状部材１５Ｂの下端部が弁室２１の天井部２１ａとなり、弁座体１６の上面が弁室２１の底面となる。図示された例では、弁座体１６は弁本体１５と一体的に形成されているが、弁本体１５と別体であっても良い。

弁座体１６の中央部には、弁棒２５の下端部に設けられたニードル型の弁体部２４により開閉される主弁口２３が形成されており、この主弁口２３が小流量用流路を構成し、主弁口２３の外周側には、主弁口２３をバイパスする大流量用流路を形成すべく、３個の円形の逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃが形成されている。

３個の逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃは、図４（Ａ）を参照すればよくわかるように、前記主弁口２３の中心軸線（弁棒２５の回転軸線Ｏ）を中心とした同一円周上に形成されており、逆止弁口７２Ａ、７２Ｂは、第１入出口１１寄りでその中心線Ｃを挟んで左右対称的に配置され、逆止弁口７２Ｃは第１入出口１１とは反対側でその中心線Ｃ上に配置されている。

前記３個の逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃを含んで構成される大流量用流路を正流れ時には閉じ、逆流れ時には開くべく、ボール（球体）からなる３個のフロート型の逆止弁体７５、７５、７５がそれぞれ弁室２１における逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ上に配備されている。

そして、本実施例では、ボールからなる各逆止弁体７５による逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃの開閉を確実かつ円滑に行わせるためのガイド手段としてのガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃが弁室２１の天井部２１ａから弁座体１６上の所定高さ位置まで下向きに突設されて、このガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃの下端面と弁座体１６の上面との間に流通間隙Ｈ（図１、図２参照）が形成されている。このガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃは、前記主弁口２３の中心軸を中心とする円弧（扇形状）を描くように形成されており、隣り合う各ガイド柱の側面（円弧の両端部）と弁室の内周壁面２１ｃとで各逆止弁体７５を上下方向に摺動自在にガイドする。

より詳細には、図１〜図３に加えて図４（Ｂ）を参照すればよくわかるように、逆止弁口７２Ａと７２Ｂとの間、つまり、第１入出口１１の開口面の対面には、比較的広幅の横断面扇形状のガイド柱７３Ａが配置され、逆止弁口７２Ｂと７２Ｃとの間、及び、逆止弁口７２Ｃと７２Ａとの間には、比較的狭幅の横断面扇形状のガイド柱７３Ｂと７３Ｃが配置されている。

各ガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃの基端部側（天井部２１ａ側）には、半径方向に厚みを増すように横断面扇形状の補強部７３ｄが設けられている。ガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃの両側面は、ボールからなる逆止弁体７５より若干大径の円筒面で形成され、ガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃの内方側の面は、蓋状部材１５Ｂの中央部を縦貫する弁棒２５の挿通孔１９の一部を形成している。なお、この補強部７３ｄは特に設けられなくても良い。

したがって、ボールからなる逆止弁体７５は、周方向には、隣り合うガイド柱（７２Ａ-７２Ｂ）、（７２Ｂ-７２Ｃ）、（７２Ｃ-７２Ａ）の側面でその動きが規制され、半径方向内方側は、ガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃの側面内周側、あるいは該側面内周側と弁棒２５とでその動きが規制され、半径方向外方側は弁室２１の内周壁面２１ｃでその動きが規制される。言い換えれば、本実施例では、各逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ上に、弁軸２５と弁室２１の内周壁面２１ｃと隣り合うガイド柱（７２Ａ-７２Ｂ）、（７２Ｂ-７２Ｃ）、（７２Ｃ-７２Ａ）とで囲まれた３つの柱状空間が画成され、各逆止弁体７５は前記各柱状空間から飛び出すことなくその中で流体の流れ方向に合わせて上下動、つまり、正流れ時には第１入出口１１からの流体により下向きに押さえ付けられて逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃをしっかりと閉じ、逆流れ時には第２入出口１２からの流体により、弁室２１の天井部２１ａに接当するまで押し上げられて逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃを全開にするようにされる。

なお、上記のように、本実施例では、弁室２１の内周壁面２１ｃを、各逆止弁体７５よる逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃの開閉を確実かつ円滑に行わせるためのガイド手段の一部として利用しているので、第１入出口１１が開口している側には逆止弁口及び逆止弁体を配置していない。そのため、第１入出口１１の開口面の対面には、比較的広幅の断面扇形状のガイド柱７３Ａが配置され、逆止弁口７２Ａと７２Ｂとの角度間隔は例えば150〜180度と広く設定されているのに対し、逆止弁口７２Ｂと７２Ｃとの角度間隔及び逆止弁口７２Ｃと７２Ａとの角度間隔は例えば90〜110度と狭く設定されている。

ガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃの下端面と弁座体１６の上面との間に形成される前記流通間隙Ｈは、逆流れ時の圧力損失を考えると、大きい方が好ましいが、大きくし過ぎると、ボールからなる逆止弁体７５とガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃとの間に大きな隙間が形成されることになるので、ボールからなる各逆止弁体７５による逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃの開閉を安定して行えなくなるおそれがある。したがって、前記流通間隙Ｈは、前記ボールで構成された逆止弁体７５の直径の概略２／３より小さく、概略１／５より大きい程度が好ましい。

このような構成とされた本実施例の電動弁１０においては、図１に示される如くの小流量流通時（正流れ時）には、弁室２１の圧力が下部空間２２の圧力より大きいので、ボールからなる逆止弁体７５が逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃの上面開口端縁部に押し付けられて逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃが閉じられ、第１入出口１１から弁室２１に導入された冷媒（流体）は、前記流通間隙Ｈ、ガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃの間に形成される隙間やガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃと内周壁面２１ｃとの間の部分から主弁口２３と弁体部２４との間に形成される隙間を介して下部空間２２→第２入出口１２に流出する。

一方、図２に示される如くの大流量流通時（逆流れ時）には、弁室２１の圧力が下部空間２２の圧力より小さいので、逆止弁体７５が弁室２１の天井部２１ａに接当するまで押し上げられて、逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ（大流量用通路）が開かれ、第２入出口１２からの冷媒（流体）は、下部空間２２→逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ→弁室２１→前記流通間隙Ｈ、ガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃの間に形成される隙間、ガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃと内周壁面２１ｃとの間の部分等を通って第１入出口１１へと流れる。

このように本実施例の電動弁１０は、主弁口２３をバイパスするように逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃが形成されるとともに、逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ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７５が弁室２１に配備されているので、弁本体の大型化、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、ボールからなる逆止弁体７５は、材料として、プラスチック、アルミニウム等の軽量金属、及びゴムのうちの一つもしくは複数を用いて（例えば内部が空洞の硬質プラスチックからなる球体の表面に弾力性を持つゴムを被覆するなどして）比較的軽量に作製されることができる。また逆止弁体７５は、ステンレス等の金属、樹脂、セラミック等により作製されることもできる。この逆止弁体７５は、中実または中空に作製される。

ボールからなる逆止弁体７５は、それ自体が調芯機能を持っているので、いかなる姿勢でも逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃを閉塞可能であり、閉塞可能面積の割には体積が小さく、単純な球状であるから流体抵抗が少ないことに加えて、ガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ等によりその上下動がガイドされるので、流体の流れ方向（圧力の変化）に対する応答性が良好で、逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃの開閉、つまり、流れ方向の変更を速やかに安定して行うことができ、信頼性が向上する。また、逆止弁体７５を比較的軽量に作成すれば、流体の圧力変化に対する応答性がさらに良好となる。

上記に加え、各逆止弁体７５による逆止弁口７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃの開閉を確実かつ円滑に行わせるためのガイド手段としてのガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃが弁室２１の天井部２１ａから弁座体１６上の所定高さ位置まで下向きに突設されて、このガイド柱７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃの下端面と弁座体１６の上面との間に流通間隙Ｈが形成されているので、弁座体１６に複数個のガイド柱を上向きに立設したものや、弁座体１６から天井部２１ａに至るまで間隙なく延びるようにガイド柱を配置したものに比して、逆流れ時において流体の流れがさほど阻害されなくなり、逆流れ時の圧力損失を効果的に低減できる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記の実施例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、逆止弁体、ガイド柱が３個ずつ設けられている例を示したが、それらの個数は適宜変更することができる。

例えば、図６、図７に示される例のように、弁室２１の天井部２１ａ（蓋状部材１５Ｂの下端部）に90度間隔で、比較的背丈の低い断面細幅台形状の４つのガイド柱７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄが下向きに突設され、また、ガイド柱７４Ａと７４Ｄとの間に逆止弁口７２Ａが、ガイド柱７４Ｂと７４Ｃとの間に逆止弁口７２Ｂが、ガイド柱７４Ｃと７４Ｄとの間に逆止弁口７２Ｃがそれぞれ位置するようにし、かつ第１入出口１１の開口面の対面であるガイド柱７４Ａと７４Ｂとの間には逆止弁口７２を設けないようにしても良い。

かかる例でも、ガイド柱７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄが弁室２１の天井部２１ａから弁座体１６上の所定高さ位置まで下向きに突設されて、このガイド柱７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄの下端面と弁座体１６の上面との間に流通間隙Ｈが形成されるので、従前提案のように、弁座体に複数個のガイド柱を上向きに立設したものに比して、逆流れ時において流体の流れがさほど阻害されなくなり、逆流れ時の圧力損失を効果的に低減できる。

また、逆止弁体は、３個に限らず、１個若しくは２個又は４個以上であっても良いことは当然である。

さらに、ガイド柱の形状も適宜変更することができる。すなわち、図５又は図６に示したガイド柱は、弁棒２５の周囲（挿通孔１９の周囲）に複数設けられ、隣接するガイド柱の側面間と弁室内壁との間で各逆止弁体７５をガイドするが、本発明は特にこれのみに限定されることはなく、例えば、各逆止弁体７５のそれぞれをその両側から挟むようにしてこれをガイドするように、各逆止弁体毎にそれぞれ一対の横断面円弧状のガイド柱を天井部２１ａから下向きに突設し、弁室２１の内周壁面２１ｃを利用することなく、この一対のガイド柱のみで逆止弁体をガイドするようにしても良い。すなわち、逆止弁体７５が３個の場合は、ガイド部材は６個となる。
この場合、各ガイド柱は、各逆止弁体７５の配列方向（円周方向）に設けることができる。

また、上記実施例では、逆止弁体がボールとされているが、逆止弁体は必ずしもボールである必要はなく、シール面が球面、楕球面、円錐面等の逆止弁口の開口縁部に対して実質的に線接触する曲面で構成されているものであれば円柱状や角柱状等、いかなる形状であってもよい。

さらに、上記実施例では、弁座体１６に主弁口や逆止弁口が形成されているが、該主弁口及び／又は逆止弁口を、弁座体１６とは別の弁シートに設け、該弁シートを弁座体１６に取り付けるようにしても良い。

さらにまた、本発明に係る電動弁は、ヒートポンプ式冷暖房システムに適用されるだけではなく、他のシステムにも適用できることは言うまでもない。

１０ 電動弁
１１ 第１入出口
１２ 第２入出口
１５ 弁本体
１６ 弁座体
２１ 弁室
２１ａ 天井部
２１ｃ 内周壁面
２２ 下部空間
２３ 主弁口（小流量用流路）
２４ 弁体部
２５ 弁軸
５０ モータ
７２ 逆止弁口（大流量用流路）
７３、７４ ガイド柱
７５ 逆止弁体（ボール）
Ｈ 流通間隙

Claims (5)

1. 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、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が前記弁室に配備され、
   前記逆止弁体は前記逆止弁口と同数設けられると共に、前記逆止弁体が前記逆止弁口を開閉するように前記弁室内にガイド手段を備え、
   前記ガイド手段としてのガイド柱が前記弁室の天井部から前記弁座体上の所定高さ位置まで下向きに突設されて、該ガイド柱の下端面と前記弁座体の上面との間に流通間隙が形成されていることを特徴とする電動弁。
2. 前記弁室の内周壁面が前記ガイド手段の一部を構成していることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 前記逆止弁口は、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又は２に記載の電動弁。
4. 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柱状体であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電動弁。
5. 前記弁座体は、前記弁本体と一体形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電動弁。

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