WO2019181427A1

WO2019181427A1 - 電動弁

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Publication number: WO2019181427A1
Application number: PCT/JP2019/007997
Authority: WO
Inventors: 吉田　竜也
Original assignee: 株式会社不二工機
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2019-09-26
Also published as: JP6688522B2; CN111954775A; JPWO2019181427A1; JP6950988B2; CN111954775B; JP2020109323A

Abstract

熱影響等による弁シートと弁体との干渉を回避し得て、動作性、耐久性、制御性を効果的に向上させることのできる電動弁を提供する。微小流量制御（ストレート部４６ｓの内径をＤ［ｍｍ］、ストレート部４６ｓの開口面積をＡ１［ｍｍ^２］、ストレート部４６ｓとストレート部１４ｓとの間で画成される開口面積をＡ２［ｍｍ^２］として、１．０≦Ｄ≦２．５かつＡ２／Ａ１≦０．０５６Ｄ^－２）を行う電動弁１において、弁シート４５の線膨張係数が弁体１４の線膨張係数以上に設定される。

Description

電動弁

　本発明は、弁室及び弁口（オリフィス）が設けられた弁本体と、リフト量に応じて前記弁口を流れる流体の流量を変化させる弁体とを備えた電動弁に係り、特に、ヒートポンプ式冷暖房システム等において冷媒流量を制御するのに好適な電動弁に関する。

　この種の電動弁として、例えば特許文献１に所載のものが既に知られている。

　図４は、前記した従来例の電動弁の要部及び流量特性を示している。図示従来例の電動弁は、弁室４０ａ、弁座４６ａ、及び該弁座４６ａに連なる弁口４６が設けられた弁本体４０と、弁座４６ａからのリフト量に応じて弁口４６を流れる流体の流量を変化させる弁体１４とを備え、弁体１４は、例えば特許文献１等に所載の如くの、雄ねじ部が設けられたガイドブッシュ、雌ねじ部が設けられた弁軸ホルダ、及びステッピングモータ等で構成されるねじ送り式昇降駆動機構により、弁座４６ａに対して昇降せしめられる。

　弁体１４は、円筒面（昇降方向で外径が一定）からなるストレート部１４ｓと、該ストレート部１４ｓの下側（先端側）に連なる、リフト量に応じて弁口４６を流れる流体の流量を変化させるための曲面部１４ｂとを有する。曲面部１４ｂは、先端に近づくに従って制御角（弁体１４の中心軸線Ｏと平行な線との交差角）が段階的に大きくされた複数段（ここでは２段）の逆円錐台状のテーパ面部（上側テーパ面部１４ｂａ及び下側テーパ面部１４ｂｂ）を有する。なお、曲面部１４ｂとしては、先端に近づくに従って次第にその外周面の曲がり具合がきつく（曲率が大きく）なっている楕球状のもの（楕球面部）なども知られている。

　一方、弁口４６は、弁座４６ａに連なる円筒面（昇降方向で内径が一定）からなるストレート部４６ｓと、該ストレート部４６ｓの下側に連なる、下側に行くに従って内径が大きくされた円錐台面からなる拡径部４６ｃとを有する。

　この従来例の電動弁では、図４に示すように、前記ねじ送り式昇降駆動機構により、弁体１４が弁座４６ａに対して昇降せしめられ、これによって、弁体１４と弁座４６ａとの間の間隙（リフト量、弁開度）が増減されて、冷媒等の流体の弁口通過流量が調整される。また、弁体１４が最下降位置（原点位置ともいい、モータに対する供給パルス数が０パルスとされる位置）にあるときに、弁体１４と弁座４６ａとの間に所定の大きさの間隙が形成され、弁体１４のストレート部１４ｓと弁口４６のストレート部４６ｓとの間で所定量の通過流量（０パルス流量ともいう）が確保される。そのため、例えば弁座４６ａへの弁体１４の喰いつきを防止するとともに、低流量域での制御性を確保できる。このように、弁体１４が最下降位置（通常なら全閉状態となる）にあるときでも、弁座４６ａとの間に所定の大きさの間隙が形成されるタイプを、閉弁レスタイプと称する。

　また、この種の電動弁としては、前記した閉弁レスタイプの電動弁のほか、図５に示すように、弁体１４においてストレート部１４ｓの上側に、弁座４６ａに着接する逆円錐台面からなる着座面部１４ａを設け、弁体１４が最下降位置にあるときに、弁体１４が弁座４６ａに着座する閉弁タイプのものなども既に知られている。

特開２０１７－１８０５２５号公報

　しかしながら、例えば前記のような低流量制御（微小流量制御）を行う電動弁においては、弁口のストレート部と該弁口に挿通される弁体のストレート部との間の隙間が小さく（狭く）設定される。そのため、熱影響等によって弁座及び弁口が設けられた弁シートと弁体とが熱変形したときに、弁シートと弁体とが干渉するおそれがあり、弁体が動かなくなる（弁ロックする）、弁シートや弁体が傷付く、弁口を流れる流体の弁口通過流量のばらつきが大きくなる等の懸念があった。

　本発明は、前記課題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、熱影響等による弁シートと弁体との干渉を回避し得て、動作性、耐久性、制御性を効果的に向上させ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、基本的に、弁口が設けられた弁シート及び前記弁口を介して流体が導入導出される弁室を有する弁本体と、リフト量に応じて前記弁口を流れる流体の流量を変化させる弁体とを備え、前記弁口に、円筒面からなる弁口側ストレート部が設けられ、前記弁体に、リフト量に応じて前記弁口側ストレート部に挿通される、昇降方向で外径が一定かつ前記弁口側ストレート部より小径の弁体側ストレート部が設けられ、前記弁シートの線膨張係数は、前記弁体の線膨張係数以上に設定されるとともに、前記弁口側ストレート部の内径をＤ［ｍｍ］、前記弁口側ストレート部の開口面積をＡ１［ｍｍ^２］、前記弁口側ストレート部と前記弁体側ストレート部との間で画成される開口面積をＡ２［ｍｍ^２］として、１．０≦Ｄ≦２．５かつＡ２／Ａ１≦０．０５６Ｄ^－２に設定されていることを特徴としている。

　好ましい態様では、前記弁口側ストレート部と前記弁体側ストレート部との間で画成される開口面積は、前記弁体が前記弁口を通過するときに、昇降方向に垂直な断面で視て前記弁口と前記弁体との間で画成される開口面積のうちの最小面積とされる。

　他の好ましい態様では、前記弁口側ストレート部は、前記弁口における最狭部とされる。

　別の好ましい態様では、前記弁体において前記弁体側ストレート部の先端側に、曲率ないし制御角が先端に近づくに従って連続的又は段階的に大きくされた曲面部が連設される。

　更に好ましい態様では、前記曲面部は、１段もしくは複数段の逆円錐台面からなるテーパ面部を有する。

　更に好ましい態様では、前記曲面部は、流量特性としてイコールパーセント特性あるいはそれに近似する特性を得られるように設計される。

　別の好ましい態様では、前記弁体の最下降位置において、前記弁口側ストレート部と前記弁体側ストレート部との昇降方向でのラップ量は、０．０５ｍｍ以上に設定される。

　別の好ましい態様では、前記弁本体に設けられたキャンと、前記キャンに外装されたステータとをさらに有する。

　本発明によれば、微小流量制御を行う電動弁において、弁シートの線膨張係数が弁体の線膨張係数以上に設定されるので、熱影響等によって弁シートと弁体とが熱変形したときに、弁シートの変形量（膨張量）が該弁シートに設けられた弁口に挿通される弁体の変形量（膨張量）より大きくなるため、熱影響等による弁シートと弁体との干渉を回避でき、動作性、耐久性、制御性を効果的に向上させることができる。

本発明に係る電動弁の一実施形態を示す縦断面図。図１に示される電動弁の要部を拡大して示す要部拡大縦断面図。弁口の口径（φＤ）と流路断面積比（Ａ２／Ａ１）との関係を示す図。従来の電動弁の要部及び流量特性の一例を示す図。従来の電動弁の要部及び流量特性の他例を示す図。

　以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、誇張して描かれている場合がある。また、本明細書において、上下、左右等の位置、方向を表わす記述は、図１の方向矢印表示を基準としており、実際の使用状態での位置、方向を指すものではない。

　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である。

　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冷媒流量を調整するために使用されるもので、主に、弁体１４を有する弁軸１０と、ガイドブッシュ２０と、弁軸ホルダ３０と、弁本体４０と、キャン５５と、ロータ５１とステータ５２とからなるステッピングモータ５０と、圧縮コイルばね６０と、抜け止め係止部材７０と、ねじ送り機構２８と、下部ストッパ機構２９とを備える。

　前記弁軸１０は、上側から、上部小径部１１と、中間大径部１２と、下部小径部１３とを有し、その下部小径部１３の下端部に、弁口４６を流れる流体（冷媒）の通過流量を制御するための弁体１４が一体的に形成されている。

　前記弁体１４は、図１とともに図２を参照すればよく分かるように、上側（弁室４０ａ側）から、弁軸１０の下部小径部１３より若干小径の円筒面（昇降方向で外径が一定）からなるストレート部（弁体側ストレート部）１４ｓと、該ストレート部１４ｓの下側（先端側）に連なる、弁座４６ａからのリフト量に応じて弁口４６を流れる流体の流量を変化させるための曲面部１４ｂとを有する。曲面部１４ｂは、先端に近づくに従って制御角（弁体１４の中心軸線Ｏと平行な線との交差角）が段階的に大きくされた複数段（ここでは２段）の逆円錐台状のテーパ面部を有する。ここでは、前記複数段（２段）の逆円錐台状のテーパ面部は、逆円錐台面からなる上側テーパ面部１４ｂａと、上側テーパ面部１４ｂａより制御角が大きい逆円錐台面からなる下側テーパ面部１４ｂｂとを有している。

　前記ストレート部１４ｓの昇降方向（上下方向）における長さｂは、本例では、０．０５ｍｍ以上かつ０．５ｍｍ以下に設定されている。弁体１４のストレート部１４ｓの外径（及び、後述する弁口４６のストレート部４６ｓの内径）は、微小流量を作り出すために、公差を厳しく（例えば数μｍレベルで）加工、管理する必要があるが、前記ストレート部１４ｓの昇降方向長さｂを０．０５ｍｍ以上かつ０．５ｍｍ以下にすることで、加工性を向上できるとともに、寸法測定・管理をしやすくすることができる。

　前記ガイドブッシュ２０は、前記弁軸１０（の中間大径部１２）が軸線Ｏ方向に相対移動（摺動）可能及び軸線Ｏ回りに相対回転可能な状態で内挿される円筒部２１と、該円筒部２１の上端部から上方に延びており、該円筒部２１よりも内径が大きく、前記弁軸１０の中間大径部１２の上端側と上部小径部１１の下端側とが内挿される延設部２２とを有している。前記ガイドブッシュ２０の円筒部２１の外周には、ロータ５１の回転駆動に応じて前記弁軸１０の弁体１４を弁本体４０の弁座４６ａに対して昇降させるねじ送り機構２８の一方を構成する固定ねじ部（雄ねじ部）２３が形成されている。また、前記円筒部２１の下部（固定ねじ部２３より下側の部分）は、大径とされ、弁本体４０の嵌合穴４４への嵌合部２７とされる。前記固定ねじ部２３（における弁軸ホルダ３０より下側）には、下部ストッパ２５が螺着されて固定されており、その下部ストッパ２５の外周には、弁軸ホルダ３０（すなわち、弁軸ホルダ３０に連結された弁軸１０）の回転下動規制を行う下部ストッパ機構２９の一方を構成する固定ストッパ体２４が一体的に突設されている。なお、嵌合部２７の上面２７ａは、下部ストッパ２５の下動規制を行う（言い換えれば、下部ストッパ２５の下動限界位置もしくは最下動位置を規定する）ストッパ部とされる。

　前記弁軸ホルダ３０は、前記ガイドブッシュ２０が内挿される円筒部３１と前記弁軸１０（の上部小径部１１）の上端部が挿通される挿通穴３２ａが貫設された天井部３２とを有している。前記弁軸ホルダ３０の円筒部３１の内周には、前記ガイドブッシュ２０の固定ねじ部２３と螺合して前記ねじ送り機構２８を構成する可動ねじ部（雌ねじ部）３３が形成されると共に、その円筒部３１の外周下端には、前記下部ストッパ機構２９の他方を構成する可動ストッパ体３４が一体的に突設されている。

　前記弁軸ホルダ３０は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を基材として、カーボンフィラ（ＣＦ）を配合させることで、可動ねじ部（雌ねじ部）３３や可動ストッパ体３４の耐摩耗性を向上することができる。また、同様にし、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や黒鉛（Ｃ）を配合させることで、可動ねじ部３３の摺動性を向上することができる。

　また、前記弁軸１０の上部小径部１１と中間大径部１２との間に形成された段丘面と前記弁軸ホルダ３０の天井部３２の下面との間には、弁軸１０の上部小径部１１に外挿されるように、前記弁軸１０と前記弁軸ホルダ３０とが昇降方向（軸線Ｏ方向）で離れる方向に付勢する、言い換えれば前記弁軸１０（弁体１４）を常時下方（閉弁方向）に付勢する圧縮コイルばね６０が縮装されている。

　前記弁本体４０は、例えば真鍮やＳＵＳ等の円筒体から構成されている。この弁本体４０は、内部に流体が導入導出される弁室４０ａを有している。該弁室４０ａの側部に設けられた横向きの第１開口４１に第１導管４１ａがろう付け等により連結固定され、該弁室４０ａの天井部に前記弁軸１０（の中間大径部１２）が軸線Ｏ方向に相対移動（摺動）可能及び軸線Ｏ回りに相対回転可能な状態で挿通される挿通穴４３及び前記ガイドブッシュ２０の下部（嵌合部２７）が嵌合されて取付固定される嵌合穴４４が形成され、該弁室４０ａの下部に設けられた縦向きの第２開口４２に第２導管４２ａがろう付け等により連結固定されている。また、前記弁室４０ａと前記第２開口４２との間に設けられた底部壁からなる弁シート４５に、前記弁体１４が接離又は近接離間する弁座４６ａを有する弁口４６が形成されている。

　前記弁口４６は、図１とともに図２を参照すればよく分かるように、上側（弁室４０ａ側）から、弁座４６ａの下側に連なる、円筒面（昇降方向で内径が一定）からなるストレート部４６ｓと、該ストレート部４６ｓの下側に連なる、下側に行くに従って内径が連続的に大きくされた円錐台面からなる拡径部４６ｃとを有する。つまり、本例において、ストレート部４６ｓは、弁口４６における最狭部（弁口４６において最も口径が小さくされた部分）となっており、ストレート部４６ｓの内径が弁口４６の口径とされている。

　前記弁座４６ａ及びストレート部４６ｓの内径（口径）（φＤ）は、前記弁軸１０の下部小径部１３より小径、かつ、当該弁口４６（のストレート部４６ｓ）に挿通される前記弁体１４のストレート部１４ｓの外径（φｄ）より若干大径に設計されている。

　また、ここでは、弁軸ホルダ３０の可動ストッパ体３４とガイドブッシュ２０に固定された下部ストッパ２５の固定ストッパ体２４とが当接し、弁体１４が最下降位置（原点位置）にあるときに、ストレート部１４ｓの下端部とストレート部４６ｓの下端部とが略同じ位置になるように、かつ、弁体１４のストレート部１４ｓと弁口４６のストレート部４６ｓとの昇降方向でのラップ量（重なり量）Ｌ（すなわち、距離Ｌは、弁体１４のストレート部１４ｓの下端と弁口４６のストレート部４６ｓの上端との昇降方向の距離）が、ねじ送り機構２８（を構成する固定ねじ部２３と可動ねじ部３３との間）のねじガタ分である０．０５ｍｍ以上となるように、各部の寸法形状が設定されている（図１及び図２に示される状態）。

　一方、前記弁本体４０の上端部には鍔状板４７がかしめ等により固着されると共に、該鍔状板４７の外周に設けられた段差部に、天井付き円筒状のキャン５５の下端部が突き合わせ溶接により密封接合されている。

　前記弁本体４０に設けられたキャン５５の内側かつ前記ガイドブッシュ２０及び前記弁軸ホルダ３０の外側には、ロータ５１が回転自在に配在され、前記キャン５５の外側に、前記ロータ５１を回転駆動すべく、ヨーク５２ａ、ボビン５２ｂ、ステータコイル５２ｃ、及び樹脂モールドカバー５２ｄ等からなるステータ５２が配置されている。ステータコイル５２ｃには、複数のリード端子５２ｅが接続され、これらのリード端子５２ｅには、基板５２ｆを介して複数のリード線５２ｇが接続され、ステータコイル５２ｃへの通電励磁によってキャン５５内に配在されたロータ５１が軸線Ｏ回りで回転するようになっている。

　キャン５５内に配在された前記ロータ５１は、前記弁軸ホルダ３０に係合支持されており、当該弁軸ホルダ３０は前記ロータ５１とともに（一体に）回転するようになっている（詳細構造は、上記特許文献１等参照）。

　前記ロータ５１及び弁軸ホルダ３０の上側には、弁軸ホルダ３０とロータ５１との昇降方向における相対移動を防止する（言い換えれば、弁軸ホルダ３０に対してロータ５１を下方に押し付ける）と共に弁軸１０と弁軸ホルダ３０とを連結すべく、前記弁軸１０（の上部小径部１１）の上端部に圧入・溶接等により外嵌固定されたプッシュナット７１と、該プッシュナット７１とロータ５１との間に介在され、弁軸１０の上端部が挿通される挿通穴７２ａが中央に形成された円板状部材からなるロータ押さえ７２とから構成される抜け止め係止部材７０が配在されている。すなわち、前記ロータ５１は、圧縮コイルばね６０の付勢力により上方に付勢される弁軸ホルダ３０と前記ロータ押さえ７２との間で挟持されている。なお、弁軸ホルダ３０（の天井部３２）の上面は、前記ロータ押さえ７２の下面（平坦面）と当接している。

　また、前記弁軸１０の上端部に固定された前記プッシュナット７１には、動作時にガイドブッシュ２０に対して弁軸ホルダ３０が上方に移動し過ぎて、ガイドブッシュ２０の固定ねじ部２３と弁軸ホルダ３０の可動ねじ部３３との螺合が外れるのを防止すべく、弁軸ホルダ３０をガイドブッシュ２０側に付勢するコイルばねからなる復帰ばね７５が外装されている。

　そして、本実施形態の電動弁１では、例えば弁シート部４６ａへの弁体１４の喰いつきを防止するとともに、低流量域での制御性を確保すべく、弁体１４が最下降位置（原点位置）にあるときに、弁体１４と弁シート部４６ａとの間に所定の大きさの間隙が形成され、弁体１４のストレート部１４ｓと弁口４６のストレート部４６ｓとの間に形成される間隙（開口面積）を通して冷媒等の流体が流されるようになっている。

　かかる構成の電動弁１では、ステータ５２（のステータコイル５２ｃ）への通電励磁によってロータ５１が回転せしめられると、それと一体に弁軸ホルダ３０及び弁軸１０が回転せしめられる。このとき、ガイドブッシュ２０の固定ねじ部２３と弁軸ホルダ３０の可動ねじ部３３とからなるねじ送り機構２８により、弁軸１０が弁体１４を伴って昇降せしめられ、これによって、弁体１４と弁座４６ａとの間の間隙（リフト量、弁開度）が増減されて、冷媒等の流体の通過流量が調整される（図４参照）。また、弁軸ホルダ３０の可動ストッパ体３４とガイドブッシュ２０に固定された下部ストッパ２５の固定ストッパ体２４とが当接し、弁体１４が最下降位置にあるとき（弁体１４のリフト量が０のとき）でも、弁体１４と弁座４６ａとの間に間隙が形成され、弁体１４のストレート部１４ｓと弁口４６のストレート部４６ｓとの間で所定量の通過流量（０パルス流量）が確保される（図４参照）。

　ところで、本実施形態の電動弁１において、弁体１４のストレート部１４ｓと弁口４６のストレート部４６ｓとの間で画成される開口面積（リング状の流路断面積）は、弁体１４が弁口４６を通過するときに（詳しくは、弁体１４が、弁口４６の内側を昇降するとともに、弁体１４が最上昇位置にあるときに、弁体１４の先端部（下端部）が弁口４６の上端部（ここでは、弁座４６ａ）より上側（弁室４０ａ側）に位置せしめられて弁口４６から抜け出るときに）、昇降方向に垂直な断面で視て弁口４６（の内面）と弁体１４（の外面）との間で画成される開口面積（流路断面積）のうちの最小面積とされており、その弁体１４のストレート部１４ｓと弁口４６のストレート部４６ｓとの間の開口面積によって、前記した低流量域における微小流量制御を行うようになっている。

　ここで、「微小流量」は、本発明者等による鋭意研究によって、図３に示すように、Ａ２／Ａ１が０．０５６Ｄ^－２以下（Ａ２／Ａ１≦０．０５６Ｄ^－２）の範囲で実現し得る（換言すれば、必要流量を確保し得る）ことが確認されている。なお、Ｄ［ｍｍ］は、弁口４６のストレート部４６ｓの内径（つまり、弁口４６の口径）、Ａ１［ｍｍ^２］は、弁口４６のストレート部４６ｓの開口面積（つまり、Ａ１＝πＤ^２／４）、Ａ２［ｍｍ^２］は、弁体１４のストレート部１４ｓと弁口４６のストレート部４６ｓとの間で画成される開口面積（つまり、弁体１４のストレート部１４ｓの外径（直径）をｄとしたとき、Ａ２＝π（Ｄ^２－ｄ^２）／４）である。

　また、上記範囲において、Ｄ＜１．０においては、流路断面積比（Ａ２／Ａ１）に対して流量変化が大きく（つまり、０．０５６Ｄ^－２の曲線勾配が急となり）、Ｄ＞２．５においては、流路断面積比（Ａ２／Ａ１）に対して流量変化が小さく（つまり、０．０５６Ｄ^－２の曲線勾配が緩くなり）、Ｄ＜１．０及びＤ＞２．５の範囲では、流量制御が難しくなる（制御性が低下する）。そのため、「微小流量」の制御は、弁口４６のストレート部４６ｓの内径（弁口４６の口径）が１．０ｍｍ以上かつ２．５ｍｍ以下（１．０≦Ｄ≦２．５）の範囲（図３中の斜線で示される領域）で実施される。

　しかし、前記のような微小流量制御を行う電動弁１においては、前述したように、弁シート４５に設けられた弁口４６のストレート部４６ｓとリフト量に応じて該弁口４６のストレート部４６ｓに挿通される弁体１４のストレート部１４ｓとの間の隙間が小さく（狭く）設定される。そのため、熱影響等によって弁シート４５と弁体１４とが熱変形したときに、弁シート４５と弁体１４とが干渉するおそれがあった。

　そこで、本実施形態の電動弁１では、前記のような熱影響等による弁シート４５と弁体１４との干渉を回避すべく、以下のような対策が講じられている。

　すなわち、本実施形態の電動弁１では、弁シート４５（弁本体４０）の線膨張係数は、弁体１４（弁軸１０）の線膨張係数以上に設定されている。

　ここで、弁シート４５（弁本体４０）や弁体１４（弁軸１０）は、例えば、真鍮やＳＵＳ等の金属、あるいは、ＰＰＳ等の樹脂で作製することができる。

　真鍮、ＳＵＳ（例えばＳＵＳ３０３）、ＰＰＳの線膨張係数の関係は、ＳＵＳ＜真鍮＜ＰＰＳとなっているので、弁シート４５（弁本体４０）や弁体１４（弁軸１０）を構成する材料として、以下の表１のような組み合わせを採用することで、弁シート４５（弁本体４０）の線膨張係数を弁体１４（弁軸１０）の線膨張係数以上に設定することができる。

　このように、本実施形態の電動弁１では、微小流量制御を行う電動弁１において、弁シート４５の線膨張係数が弁体１４の線膨張係数以上に設定されるので、熱影響等によって弁シート４５と弁体１４とが熱変形したときに、弁シート４５の変形量（膨張量）が該弁シート４５に設けられた弁口４６に挿通される弁体１４の変形量（膨張量）より大きくなるため、熱影響等による弁シート４５と弁体１４との干渉を回避でき、動作性、耐久性、制御性を効果的に向上させることができる。

　なお、本明細書中で、線膨張係数とは、径方向の線膨張係数のことを示すが、等方性材料（線膨張係数が方向に関わらず一定の材料）の場合は、その材料のいずれの方向の線膨張係数を径方向の線膨張係数とみなしてもよいことは勿論である。また、線膨張係数（特に等方性材料の場合）は、JIS Z 2285（金属材料の線膨張係数の測定方法）に基づき、常温から１２０℃の範囲での測定した結果を採用してもよい。なお、本実施形態における弁体１４と弁シート４５は等方性材料から構成されている。

　なお、上記実施形態では、弁体１４における曲面部１４ｂが、先端側ほど制御角が段階的に大きくされた複数段の逆円錐台状のテーパ面部（上側テーパ面部１４ｂａ及び下側テーパ面部１４ｂｂ）で構成されているが、これに限られる訳ではなく、１段の逆円錐台面からなるテーパ面部で構成してもよいし、例えば、流量特性としてイコールパーセント特性あるいはそれに近似する特性を得られるように設計された、先端に近づくに従って曲率が連続的に大きくされた楕球面部、あるいは、該楕球面部と一段もしくは複数段の逆円錐台状のテーパ面部との組み合わせ等により構成してもよいことは勿論である。

　また、上記実施形態では、弁体１４が最下降位置（原点位置）にあるときに、弁体１４と弁座４６ａとの間に所定の大きさの間隙が形成される閉弁レスタイプの電動弁１を例示して説明したが、本発明は、例えば弁体１４のストレート部１４ｓの上側（換言すれば、弁軸１０の下部小径部１３と弁体１４のストレート部１４ｓとの間）に、弁座４６ａに着接（着座）する逆円錐台面からなる着座面部１４ａを設け、弁体１４が最下降位置（原点位置）にあるときに、弁体１４（の着座面部１４ａ）が弁座４６ａに着座する閉弁タイプの電動弁にも適用できることは勿論である（図５参照）。

　１　　電動弁
１０　　弁軸
１４　　弁体
１４ａ　着座面部
１４ｂ　曲面部
１４ｂａ　上側テーパ面部
１４ｂｂ　下側テーパ面部
１４ｓ　ストレート部（弁体側ストレート部）
２０　　ガイドブッシュ
２１　　円筒部
２３　　固定ねじ部（雄ねじ部）
２８　　ねじ送り機構
２９　　下部ストッパ機構
３０　　弁軸ホルダ
３３　　可動ねじ部（雌ねじ部）
４０　　弁本体
４０ａ　弁室
４１　　第１開口
４１ａ　第１導管
４２　　第２開口
４２ａ　第２導管
４５　　弁シート
４６　　弁口
４６ａ　弁座
４６ｃ　拡径部
４６ｓ　ストレート部（弁口側ストレート部）
４７　　鍔状板
５０　　ステッピングモータ
５１　　ロータ
５２　　ステータ
５５　　キャン
６０　　圧縮コイルばね
７０　　抜け止め係止部材

Claims

　弁口が設けられた弁シート及び前記弁口を介して流体が導入導出される弁室を有する弁本体と、リフト量に応じて前記弁口を流れる流体の流量を変化させる弁体とを備え、
　前記弁口に、円筒面からなる弁口側ストレート部が設けられ、前記弁体に、リフト量に応じて前記弁口側ストレート部に挿通される、昇降方向で外径が一定かつ前記弁口側ストレート部より小径の弁体側ストレート部が設けられている電動弁であって、
　前記弁シートの線膨張係数は、前記弁体の線膨張係数以上に設定されるとともに、
　前記弁口側ストレート部の内径をＤ［ｍｍ］、前記弁口側ストレート部の開口面積をＡ１［ｍｍ^２］、前記弁口側ストレート部と前記弁体側ストレート部との間で画成される開口面積をＡ２［ｍｍ^２］として、１．０≦Ｄ≦２．５かつＡ２／Ａ１≦０．０５６Ｄ^－２に設定されていることを特徴とする電動弁。
　前記弁口側ストレート部と前記弁体側ストレート部との間で画成される開口面積は、前記弁体が前記弁口を通過するときに、昇降方向に垂直な断面で視て前記弁口と前記弁体との間で画成される開口面積のうちの最小面積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。
　前記弁口側ストレート部は、前記弁口における最狭部とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動弁。
　前記弁体において前記弁体側ストレート部の先端側に、曲率ないし制御角が先端に近づくに従って連続的又は段階的に大きくされた曲面部が連設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。
　前記曲面部は、１段もしくは複数段の逆円錐台面からなるテーパ面部を有することを特徴とする請求項４に記載の電動弁。
　前記曲面部は、流量特性としてイコールパーセント特性あるいはそれに近似する特性を得られるように設計されていることを特徴とする請求項４に記載の電動弁。
　前記弁体の最下降位置において、前記弁口側ストレート部と前記弁体側ストレート部との昇降方向でのラップ量は、０．０５ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電動弁。
　前記弁本体に設けられたキャンと、前記キャンに外装されたステータとをさらに有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電動弁。