JP6721175B2 - 電動弁 - Google Patents

Description

本発明は、電動弁に係り、例えばヒートポンプ式冷暖房システム等に使用される電動弁に関する。

この種の電動弁の従来例を図４に示す。図示従来例の電動弁１'は、内部に弁室７が画成されるとともに側部及び底部に第１開口１１ａ及び第２開口１２ａが形成された弁本体５と、弁室７に開口する弁口９付きの弁座８ａを有して弁本体５の第２開口１２ａに固着された弁座部材８と、弁室７に昇降可能に配置された弁体２０と、弁体２０を弁座８ａに対して昇降させる昇降駆動部としてのステッピングモータ５０と、を備える。

詳しくは、前記従来例の電動弁１'は、板金製の底部付きの筒状基体６を有する弁本体５と、弁本体５に固着されたキャン５８と、弁本体５及びキャン５８によって画成された内部空間で弁本体５に固定配置された支持部材１９と、支持部材１９により支持されて前記内部空間に昇降可能に配置された弁体２０と、弁体２０を昇降させるべく弁本体５の上方に取り付けられたステッピングモータ（昇降駆動部）５０と、を備えている。

弁本体５の筒状基体６は、その内部に弁室７が画成されると共に、その側部に弁室７に開口する横向きの第１開口１１ａが形成され、その底部に弁室７に開口する縦向きの第２開口１２ａが形成されている。弁本体５の筒状基体６の底部に形成された第２開口１２ａには、弁室７に開口する縦向きの弁口９付きの弁座８ａを有する段付きの弁座部材８が固着されている。筒状基体６の側部に形成された第１開口１１ａには、導管継手としての横パイプ部材１１が横向きに取り付けられ、弁座部材８の底部８ｃ側に形成された弁口９よりも大径の接続口１２ｂには、弁座部材８の弁口９に連通する導管継手としての下パイプ部材１２が縦向きに取り付けられている。

前記弁座部材８は、その底部８ｃが第２開口１２ａに嵌合されて筒状基体６の底部に固着され、その底部８ｃ側に形成された前記接続口１２ｂに下パイプ部材１２が嵌挿されて取り付けられている。また、弁座部材８の上端部に、弁座８ａに連接する傾斜面８ｂが形成され、この傾斜面８ｂの上端部８ｄが第１開口１１ａに取り付けられた横パイプ部材１１の中央よりも僅かに下方に位置するように、弁座部材８と横パイプ部材１１とが配設されている。

弁本体５の筒状基体６の上方開口部には、上方に向かって縮径する段付きの筒状基台１３が取り付けられている。筒状基台１３の上端部には、天井部を有する円筒状のキャン５８の下端部が溶接等により接合されている。また、支持部材１９は、隔壁１４ｃ付き筒状保持部材１４及び雌ねじ１５ｉ付き軸受部材１５を有し、筒状基台１３の内側に、前記筒状保持部材１４が圧入等により固定され、筒状保持部材１４の上部に、内周面下方に雌ねじ１５ｉが螺設された筒状の軸受部材１５がかしめ等により固定されている。なお、軸受部材１５の下面の中心側には突設部１５ａが形成され、該突設部１５ａにも雌ねじ１５ｉが螺設されている。また、筒状保持部材１４の隔壁１４ｃと軸受部材１５との間にばね室１４ａが画成され、該ばね室１４ａに弁体２０を開弁方向に付勢する開弁ばね２５が収納されている。

弁体２０は、その中心部に該弁体２０の昇降方向（上下方向）に沿う均圧通路３２が形成された筒状体からなり、該弁体２０の上部が前記筒状保持部材１４における隔壁１４ｃよりも下側の弁体ガイド穴１４ｂに摺動自在に内嵌され、該弁体２０の下部は前記筒状保持部材１４（の弁体ガイド穴１４ｂ）から前記弁座部材８（の弁口９）に向けて突出している。弁体２０は、上方から、内径が一定の上側円筒部２０ｂと、弁座部材８の弁口９に向かって内径が連続的に拡がるスカート部２０ｃとを有し、上側円筒部２０ｂの内周面はスカート部２０ｃの内周面と連続的に繋がっている。上側円筒部２０ｂの中心穴は、推力伝達部材２３の小径下部２３ｃが嵌合固定される嵌合穴２０ｄとされ、スカート部２０ｃの下端部は、弁座部材８の弁座８ａに接離して弁口９を開閉する略円錐台状の弁体部２０ａとされている。

一方、ステッピングモータ５０は、ヨーク５１、ボビン５２、コイル５３、樹脂モールドカバー５４等からなるステータ５５と、キャン５８の内部に該キャン５８に対して回転自在に配置され、ロータ支持部材５６がその上部内側に固着されたロータ５７と、を有している。ステータ５５は、キャン５８に外嵌固定されている。また、ロータ５７の内周側には、ロータ支持部材５６に一体に形成された太陽歯車４１、筒状保持部材１４の上部に固着された筒状体４３の上端に固定された固定リング歯車４７、太陽歯車４１と固定リング歯車４７との間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車４２、遊星歯車４２を回転自在に支持するキャリア４４、遊星歯車４２に外側から歯合する有底リング状の出力歯車４５、出力歯車４５の底部に形成された孔にその上部が圧入等によって固着された出力軸４６等からなる不思議遊星歯車式減速機構４０が設けられている。ここで、固定リング歯車４７の歯数は、出力歯車４５の歯数とは異なるように設定されている。

出力軸４６の上部の中心部には孔が形成され、該孔には太陽歯車４１（ロータ支持部材５６）とキャリア４４の中心部を挿通した支持軸４９の下部が挿通されている。この支持軸４９の上部は、キャン５８の内径と略同一の外径を有し、ロータ支持部材５６の上側でキャン５８に内接して配置される支持部材４８の中心部に形成された孔に挿通されている。ロータ５７自体は、支持部材４８等によってキャン５８の内部で上下動しないようになっており、キャン５８に外嵌固定されたステータ５５との位置関係が常に一定に維持されている。

減速機構４０の出力軸４６の下部は、該出力軸４６等を支持する支持部材１９を構成する筒状の軸受部材１５の上部に回転自在に嵌挿され、出力軸４６の下部には、その中心を通るように横方向に延びるスリット状の嵌合部４６ａが形成されている。軸受部材１５の内周面下方に螺設された雌ねじ１５ｉと螺合する雄ねじ１７ａが螺設された回転昇降軸１７の上端には板状部１７ｃが突設され、板状部１７ｃがスリット状の嵌合部４６ａに摺動自在に嵌合されている。出力軸４６がロータ５７の回転に応じて回転すると、出力軸４６の回転が回転昇降軸１７に伝達され、軸受部材１５の雌ねじ１５ｉと回転昇降軸１７の雄ねじ１７ａのねじ送りによって回転昇降軸１７が回転しながら昇降する。

回転昇降軸１７の下方には、該回転昇降軸１７の下方への推力がボール１８、ボール受座１６を介して伝達される段付き筒状の推力伝達部材２３が配置されている。なお、回転昇降軸１７と推力伝達部材２３との間にボール１８を介在させることにより、例えば回転昇降軸１７が回転しながら下降しても、回転昇降軸１７から推力伝達部材２３へ下方への推力のみが伝達され、回転力は伝達されない。

推力伝達部材２３は、上方から、内周に前記ボール受座１６が嵌め込まれる大径上部２３ａ、前記筒状保持部材１４の隔壁１４ｃに形成された孔に摺動自在に挿通される中間胴部２３ｂ、該中間胴部２３ｂよりも小径の小径下部２３ｃから構成され、その内部には、弁体２０内に形成された均圧通路３２の上部を構成する縦向きの貫通孔３２ｄ及び後述する背圧室３０に開口する複数個の横孔３２ｅが形成されている。なお、貫通孔３２ｄの上端開口はボール受座１６によって閉塞されている。

推力伝達部材２３の小径下部２３ｃは、上記したように、弁体２０の上側円筒部２０ｄの嵌合穴２０ｄに圧入等により嵌合固定されており、弁体２０と推力伝達部材２３は一体に昇降される。なお、弁体２０の上端面と推力伝達部材２３の中間胴部２３ｂの下端段差部との間には、小径下部２３ｃの圧入時において押さえ部材２４が挟み込まれて固定され、この押さえ部材２４と弁体２０の上端部に形成された環状溝と弁体ガイド穴１４ｂとの間にＯリング等のシール部材３８が装着されている。

また、筒状保持部材１４の隔壁１４ｃよりも上側のばね室１４ａには、圧縮コイルばねからなる開弁ばね２５がその下端を隔壁１４ｃに当接させた状態で配置されると共に、この開弁ばね２５の付勢力（引き上げ力）を推力伝達部材２３を介して弁体２０に伝達すべく、上下に鍔状の引っ掛け部２８ａ、２８ｂを有する引き上げばね受け体２８が配在されている。引き上げばね受け体２８の上側の引っ掛け部２８ａは開弁ばね２５の上部に載置され、下側の引っ掛け部２８ｂは推力伝達部材２３の大径上部２３ａの下端段差部に掛止される。また、筒状保持部材１４には、前記ばね室１４ａとキャン５８の内部を連通する連通孔１４ｄが形成されている。

したがって、モータ５０のロータ５７を一方向に回転駆動させると、減速機構４０の出力軸４６を介してロータ５７の回転が回転昇降軸１７に減速されて伝達され、軸受部材１５の雌ねじ１５ｉと回転昇降軸１７の雄ねじ１７ａによるねじ送りによって回転昇降軸１７が回転しながら例えば下降され、回転昇降軸１７の推力により推力伝達部材２３及び弁体２０が開弁ばね２５の付勢力に抗して押し下げられ、最終的には弁体２０のスカート部２０ｃの下端部からなる弁体部２０ａが弁座８ａに着座して弁口９が閉じられる。それに対し、モータ５０のロータ５７を他方向に回転駆動させると、減速機構４０の出力軸４６を介してロータ５７の回転が回転昇降軸１７に減速されて伝達され、前記雌ねじ１５ｉと雄ねじ１７ａによるねじ送りによって回転昇降軸１７が回転しながら例えば上昇され、それに伴い推力伝達部材２３及び弁体２０が開弁ばね２５の付勢力によって引き上げられ、弁体部２０ａが弁座８ａから離れて弁口９が開かれる（図４に示される状態）。

また、前記弁体２０の上方で押さえ部材２４と筒状保持部材１４の隔壁１４ｃとの間に背圧室３０が画成されている。弁体２０内には、該弁体２０の下端部と前記背圧室３０とを連通させるべく、下方から、下端が弁口９に向かって開口したスカート部２０ｃの内周面からなる太通路部３２ｂと、上側円筒部２０ｂの内周面からなる細通路部３２ｃ（嵌合穴２０ｄ）とを有する均圧通路３２が形成され、その細通路部３２ｃが推力伝達部材２３の貫通孔３２ｄ及び横孔３２ｅを介して背圧室３０に連通している。ここでは、閉弁状態において弁体２０に作用する押し下げ力（閉弁方向に働く力）と弁体２０に作用する押し上げ力（開弁方向に働く力）とをバランス（差圧をキャンセル）させるべく、背圧室３０の室径と弁口９の口径とは略同一に設定されている。

また、前記従来例の電動弁１'では、モータ５０のロータ５７を他方向に回転させて弁口９を開弁した際、流体（冷媒）が第１流れ方向（第１開口１１ａに接続された横パイプ部材１１から第２開口１２ａの弁座部材８に接続された下パイプ部材１２へ向かう流れ方向）とその逆の第２流れ方向の双方向に流されるが、気体からなる冷媒（ガス冷媒）が第１流れ方向に流される場合に、弁体２０に設けられたスカート部２０ｃ（昇降方向に沿って内径が変化する部分）により、電動弁１'に生じる異音が低減されるようになっている（下記特許文献１参照）。

特開２０１５−０９４３７２号公報

ところで、前記した図４に示される従来例の電動弁１'では、施工のし易さやコスト等の観点から、弁本体５の側部に接続された横パイプ部材１１のパイプ径（内径及び外径）と弁座部材８の底部８ｃに接続された下パイプ部材１２のパイプ径（内径及び外径）とは同径とされている。また、流量を確保すべく、弁口９の口径が、横パイプ部材１１の内径及び下パイプ部材１２の内径と略同径（φＡ）とされている。また、ここでは、弁本体５の筒状基体６の内径φＣは、弁口９の口径φＡの約２倍に設定されているが、近年では、当該電動弁１'の容量を低下させることなく、更に小型化・低コスト化することが望まれている。

しかしながら、例えば当該電動弁の容量を維持したまま、つまり、横パイプ部材及び下パイプ部材の内径、並びに弁口の口径を維持したままで、弁本体（の筒状基体）を小型化する（例えば、筒状基体の管径を小さくする）と、弁室内の流速が速くなり、流量損失が大きくなるために、流量が低下するという事象が発生することが本発明者等により確認された。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、更なる小型化・低コスト化を図りながら、流量低下を抑制することのできる電動弁を提供することにある。

上記する課題を解決するために、本発明に係る電動弁は、内部に円筒状空所からなる弁室が画成されると共に側部及び底部に第１開口及び第２開口が形成された弁本体と、前記弁室に開口する弁口付きの弁座を有して前記弁本体の前記第２開口に設けられた弁座部材と、前記弁室に連通するように前記第１開口に接続された横パイプ部材と、前記弁口に連通するように前記弁座部材に接続された下パイプ部材と、前記弁室に昇降可能に配置された弁体と、該弁体を前記弁座に対して昇降させる昇降駆動部と、を備え、前記横パイプ部材のうち前記弁室に開口する部分が、他の部分より内径が大きい拡管部とされ、前記拡管部の内径は、前記下パイプ部材の前記弁座部材に接続された部分よりも大きいことを特徴としている。

好ましい態様では、前記弁口の口径と前記下パイプ部材の内径と前記横パイプ部材のうち前記他の部分の内径とが同径とされる。

更に好ましい態様では、前記横パイプ部材の前記拡管部の内径が、前記弁口の口径の１．１倍以上とされる。

更なる好ましい態様では、前記横パイプ部材の前記拡管部の長さが、前記弁室の内径の１／２以上とされる。

別の好ましい態様では、前記弁本体は、軸線方向に沿って同径の筒状基体から構成され、該筒状基体の下端部が前記弁座部材の外周部分に接合される。

本発明によれば、弁室に連通するように弁本体の側部に形成された第１開口に接続された横パイプ部材のうち前記弁室に開口する部分が、他の部分より内径が大きい拡管部とされているので、弁本体を小型化した場合でも、第１流れ方向や第２流れ方向（特に、第１流れ方向）に流体が流されるときに、弁室内の流速が遅くなり、流量損失が小さくなるため、流量低下を抑制することが可能となる。

本発明に係る電動弁の一実施形態を示す縦断面図。 図１のＵ−Ｕ矢視断面図。 図１に示す電動弁の、横パイプ部材の拡管部内径に対する流量の変化を示すグラフ。 従来構造の電動弁を示す縦断面図。

以下、本発明に係る電動弁の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る電動弁の一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のＵ−Ｕ矢視断面図である。なお、図２では、弁体を省略して示している。

図示実施形態の電動弁１は、例えばヒートポンプ式冷暖房システム等において膨張弁として使用され、流体（冷媒）が双方向（第１流れ方向とその逆の第２流れ方向）に流動し、かつ、少なくとも一方向には大流量が流動する流路に対応した双方向流通型の電動弁である。

本実施形態の電動弁１は、図４に示す従来例の電動弁１'と同様、板金製の筒状基体６を有する弁本体５と、弁本体５に固着されたキャン５８と、弁本体５及びキャン５８によって画成された内部空間で弁本体５に固定配置された支持部材１９と、支持部材１９により支持されて前記内部空間に昇降可能に配置された弁体２０と、弁体２０を昇降させるべく弁本体５の上方に取り付けられたステッピングモータ（昇降駆動部）５０と、を備えている。

ここで、本実施形態の電動弁１において、弁本体５に固定されたキャン５８、支持部材１９（隔壁１４ｃ付き筒状保持部材１４及び雌ねじ１５ｉ付き軸受部材１５）、弁本体５の弁室７内に昇降可能に配置された弁体２０、弁体２０を弁座部材８の弁座８ａに対して昇降させるためのステッピングモータ５０（不思議遊星歯車式減速機構４０を含む）、弁体２０とステッピングモータ５０との間に介装される回転昇降軸１７及び推力伝達部材２３等の構成は、（例えば支持部材１９の筒状保持部材１４の下端部分が若干短くされている以外は）図４に示す従来例の電動弁１'とほぼ同じである。したがって、図４に示す従来例の電動弁１'と同様の機能を有する部分には、同様の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下では、前記従来例の電動弁１'との相違点であって本発明の特徴部分である、弁本体５（の筒状基体６）及び該弁本体５に接続された横パイプ部材１１等の構成について詳述する。

本実施形態の電動弁１において、弁本体５を構成する筒状基体６は、軸線（中心線）Ｏ方向に沿って同径の円筒体で構成されており（つまり、前記従来例の電動弁１'と異なり、筒状基体６が底部を有していない）、その内部に円筒状空所からなる弁室７が画成されると共に、その側部に弁室７に開口する横向きの第１開口１１ａが形成されている。弁本体５の筒状基体６の下端開口（第２開口１２ａ）には、弁室７に開口する縦向きの弁口９付きの弁座８ａを有する段付き円筒状の弁座部材８が固着されている。筒状基体６の側部に形成された第１開口１１ａには、弁室７に連通する導管継手としての横パイプ部材１１がろう付け等により横向きに取り付けられ、弁座部材８の底部８ｃ側に形成された弁口９よりも大径の接続口１２ｂには、弁座部材８の弁口９に連通する導管継手としての下パイプ部材１２がろう付け等により縦向きに取り付けられている。

より詳しくは、前記弁座部材８は、例えばＳＵＳ等の金属製とされ、前記弁座８ａ及び弁口９が設けられた小径上部８Ａと前記接続口１２ｂが設けられた大径下部８Ｂとを有し、大径下部８Ｂの外周部分（に設けられた鍔状部）に円筒体からなる前記筒状基体６の下端部（第２開口１２ａ）が突き合わせ溶接等により接合され、その大径下部８Ｂに形成された前記接続口１２ｂに下パイプ部材１２が嵌挿されて取り付けられている。また、弁座部材８の小径上部８Ａの上端部に、弁座８ａに連接する傾斜面８ｂが形成され、この傾斜面８ｂの上端部８ｄが第１開口１１ａに取り付けられた横パイプ部材１１の中央よりも僅かに下方に位置するように、弁座部材８と横パイプ部材１１とが配設されている。

図４に示す従来例の電動弁１'では、筒状基体６の内径φＣは弁口９の口径φＡの約２倍とされているが、本例の電動弁１では、前記筒状基体６の内径φＣは弁口９の口径φＡの約１．７倍とされ、これにより、弁本体５（の筒状基体６）の小型化・軽量化が図られている。また、当該筒状基体６は、軸線（中心線）Ｏ方向に沿って同径の円筒体で構成されているので、その加工（製造）コストも抑えられる。

なお、この筒状基体６の形状変更に合わせて、弁本体５の筒状基体６の上方開口部に取り付けられる（例えばＳＵＳ等の金属製の）筒状基台１３の外径も、前記従来例の電動弁１'より小さくされており、これによっても、小型化・軽量化が図られている。

また、図４に示す従来例の電動弁１'では、弁本体５（の筒状基体６）の側部に形成された第１開口１１ａの口径と弁座部材８の底部８ｃ側に形成された接続口１２ｂの口径とが同じとされているが、本例の電動弁１では、第１開口１１ａの口径が接続口１２ｂの口径より大きくされるとともに、横パイプ部材１１の一端（第１開口１１ａに接続されて弁室７に開口する側の端部）（の所定長の部分）が、拡管加工等により拡管されている（拡管部１１Ｂ）。なお、本例においても、施工のし易さやコスト等の観点から、横パイプ部材１１のうち前記拡管部１１Ｂ以外の部分（一般部１１Ａ）のパイプ径（内径及び外径）と下パイプ部材１２のパイプ径（内径及び外径）とは同径とされるとともに、流量を確保すべく、弁口９の口径が、横パイプ部材１１の一般部１１Ａの内径及び下パイプ部材１２の内径と略同径（φＡ）とされている。図示例では、前記横パイプ部材１１における拡管部１１Ｂの内径φＢは、一般部１１Ａの内径φＡの約１．３倍とされている。

かかる構成とされた本実施形態の電動弁１においても、モータ５０のロータ５７を一方向に回転駆動させると、減速機構４０の出力軸４６を介してロータ５７の回転が回転昇降軸１７に減速されて伝達され、軸受部材１５の雌ねじ１５ｉと回転昇降軸１７の雄ねじ１７ａによるねじ送りによって回転昇降軸１７が回転しながら例えば下降され、回転昇降軸１７の推力により推力伝達部材２３及び弁体２０が開弁ばね２５の付勢力に抗して押し下げられ、最終的には弁体２０のスカート部２０ｃの下端部からなる弁体部２０ａが弁座８ａに着座して弁口９が閉じられる。それに対し、モータ５０のロータ５７を他方向に回転駆動させると、減速機構４０の出力軸４６を介してロータ５７の回転が回転昇降軸１７に減速されて伝達され、前記雌ねじ１５ｉと雄ねじ１７ａによるねじ送りによって回転昇降軸１７が回転しながら例えば上昇され、それに伴い推力伝達部材２３及び弁体２０が開弁ばね２５の付勢力によって引き上げられ、弁体部２０ａが弁座８ａから離れて弁口９が開かれる（図１に示される状態）。

また、モータ５０のロータ５７を他方向に回転させて弁口９を開弁した際、流体（冷媒）が第１流れ方向（第１開口１１ａに接続された横パイプ部材１１から第２開口１２ａの弁座部材８に接続された下パイプ部材１２へ向かう流れ方向）とその逆の第２流れ方向の双方向に流されるが、本実施形態の電動弁１では、上述のように、弁室７に連通するように弁本体５の側部に形成された第１開口１１ａに接続された横パイプ部材１１のうち前記弁室７に開口する部分が、他の部分（一般部１１Ａ）より内径が大きい拡管部１１Ｂとされている（言い換えれば、弁室７に開口する部分（拡径部１１Ｂ）の内径φＢが、他の部分（一般部１１Ｂ）の内径φＡより大きくされている）ので、弁本体５を小型化した場合でも、第１流れ方向や第２流れ方向（特に、第１流れ方向）に流体が流されるときに、弁室７内の流速が遅くなり、流量損失が小さくなるため、流量低下を抑制することが可能となる。

特に、横パイプ部材１１における拡管部１１Ｂの内径φＢが、弁口９の口径φＡの１．１倍以上とされている場合には、弁本体５を小型化した（具体的には、弁本体５の筒状基体６の管径を小さくした）場合でも、第１流れ方向や第２流れ方向に流体が流されるときに、前記従来例の電動弁１'と同等の流量が得られることが本発明者等により確認されている（後で詳述）。

また、上記に加えて、横パイプ部材１１における拡管部１１Ｂの長さ（横パイプ部材１１の中心線方向の長さ）Ｌが、弁室７の内径（＝筒状基体６の内径φＣ）の１／２以上とされている場合、すなわち、拡管部１１Ｂの長さＬが、横パイプ部材１１が接続される第１開口１１ａから弁本体５の筒状基体６の同一軸線（中心線）Ｏ上に配置された弁座部材８（の弁口９）や下パイプ部材１２の軸線（中心線）Ｏまでの（横方向での）距離以上とされている場合には、弁室７内の流速をより確実に低下させられると考えられるので、流量低下をより効果的に抑制することが可能となる。

［横パイプ部材の拡管部内径に対する流量の変化を検証した結果］
本発明者等は、上記した弁本体５（の筒状基体６）及び該弁本体５に連結された横パイプ部材１１の形状変更による効果を確認するために、横パイプ部材１１の一般部１１Ａと下パイプ部材１２との間に所定の圧力差をかけながら、弁口の口径（＝横パイプ部材の一般部の内径）に対して拡管部の内径を変更したときの流量変化を数値解析により検証した。

図３は、図１に示す電動弁の、横パイプ部材の拡管部内径に対する流量の変化を示すグラフである。図中、横軸は、弁口の口径（＝横パイプ部材の一般部の内径）に対する拡管部の内径の比率（＝φＢ／φＡ）、縦軸は、弁本体５を小型化した（具体的には、筒状基体６の内径φＣを弁口９の口径φＡの約１．７倍とした）電動弁の流量を基準（１．０）としたときの流量の上昇割合を示しており、●（黒丸）は、第１流れ方向（横→下）における流量の上昇割合の変化、△は、第２流れ方向（下→横）における流量の上昇割合の変化を示している。なお、図３には、前記図４に示される従来例の電動弁１'の、第１流れ方向（横→下）における流量（■：横パイプ部材内径／弁口径＝１．０で流量上昇割合＝１．０７）と第２流れ方向（下→横）における流量（□：横パイプ部材内径／弁口径＝１．０で流量上昇割合＝１．０１）とが併せて示されている。

図３のグラフから、横パイプ部材の拡管部の内径が弁口の口径（＝横パイプ部材の一般部の内径）より大きくなるに従って、電動弁の流量が増加することが分かる。特に、第１流れ方向（横→下）では、第２流れ方向（下→横）よりも、流量の上昇割合が大きくなることが分かる。

また、横パイプ部材の拡管部の内径が弁口の口径（＝横パイプ部材の一般部の内径）の１．１倍以上である場合には、第１流れ方向及び第２流れ方向の双方において、前記図４に示される従来例の電動弁１'以上の流量が得られることが分かる。

なお、弁口の口径（＝横パイプ部材の一般部の内径）に対する拡管部の内径の比率（＝φＢ／φＡ）が１．１〜１．５のときの流量係数（Ｃｖ）は、５．２〜５．７であった。

以上の検証結果から、横パイプ部材の拡管部の内径が弁口の口径（＝横パイプ部材の一般部の内径）より大きくなるほど電動弁の流量が増加する傾向にあり、特に、横パイプ部材の拡管部の内径が弁口の口径（＝横パイプ部材の一般部の内径）の１．１倍以上であれば、前記図４に示される従来例の電動弁１'以上の流量が得られることが確認された。

なお、前述の説明において本実施形態の電動弁は、例えばヒートポンプ式冷暖房システム等において膨張弁として使用され、流体が双方向に流動する双方向流通型の電動弁としたが、本発明の電動弁は、ヒートポンプ式冷暖房システム以外の他のシステムにも適用し得ることは言うまでもなく、また流体が一方向のみに流動する電動弁に適用されるものであってもよいことは当然である。

１ 電動弁
５ 弁本体
６ 筒状基体
７ 弁室
８ 弁座部材
８ａ 弁座
８Ａ 小径上部
８Ｂ 大径下部
８ｃ 底部
９ 弁口
１１ 横パイプ部材
１１ａ 第１開口
１１Ａ 横パイプ部材の一般部
１１Ｂ 横パイプ部材の拡管部
１２ 下パイプ部材
１２ａ 第２開口
１３ 筒状基台
１４ 筒状保持部材
１５ 軸受部材
１５ｉ 雌ねじ
１７ 回転昇降軸
１７ａ 雄ねじ
１９ 支持部材
２０ 弁体
２３ 推力伝達部材
４０ 不思議遊星歯車式減速機構
５０ ステッピングモータ（昇降駆動部）
５５ ステータ
５７ ロータ
５８ キャン

Claims (5)

1. 内部に円筒状空所からなる弁室が画成されると共に側部及び底部に第１開口及び第２開口が形成された弁本体と、前記弁室に開口する弁口付きの弁座を有して前記弁本体の前記第２開口に設けられた弁座部材と、前記弁室に連通するように前記第１開口に接続された横パイプ部材と、前記弁口に連通するように前記弁座部材に接続された下パイプ部材と、前記弁室に昇降可能に配置された弁体と、該弁体を前記弁座に対して昇降させる昇降駆動部と、を備え、
   前記横パイプ部材のうち前記弁室に開口する部分が、他の部分より内径が大きい拡管部とされ、
   前記拡管部の内径は、前記下パイプ部材の前記弁座部材に接続された部分よりも大きいことを特徴とする電動弁。
2. 前記弁口の口径と前記下パイプ部材の内径と前記横パイプ部材のうち前記他の部分の内径とが同径とされていることを特徴とする、請求項１に記載の電動弁。
3. 前記横パイプ部材の前記拡管部の内径が、前記弁口の口径の１．１倍以上とされていることを特徴とする、請求項２に記載の電動弁。
4. 前記横パイプ部材の前記拡管部の長さが、前記弁室の内径の１／２以上とされていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の電動弁。
5. 前記弁本体は、軸線方向に沿って同径の筒状基体から構成され、該筒状基体の下端部が前記弁座部材の外周部分に接合されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電動弁。

Images