特許 6178557 流量制御弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6178557

(24)【登録日】2017年7月21日

(45)【発行日】2017年8月9日

(54)【発明の名称】流量制御弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/38 20060101AFI20170731BHJP

   F16K 1/06 20060101ALI20170731BHJP

   F16K 1/00 20060101ALI20170731BHJP

   F25B 41/04 20060101ALN20170731BHJP

【ＦＩ】

   F16K1/38 Z

   F16K1/06

   F16K1/00 E

   !F25B41/04 Z

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-230211(P2012-230211)

(22)【出願日】2012年10月17日

(65)【公開番号】特開2014-81046(P2014-81046A)

(43)【公開日】2014年5月8日

【審査請求日】2015年8月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100103218

【弁理士】

【氏名又は名称】牧村 浩次

(72)【発明者】

【氏名】中川 大樹

(72)【発明者】

【氏名】小林 一也

【審査官】 加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０８７８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１４０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３４１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３２４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平６−８３９４６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １／００−１／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁体が弁座に対して離接することによって、前記弁座に設けられた弁ポートを開閉することにより流量を制御するように構成するとともに、イコールパーセント特性の固有流量特性を有する流量制御弁であって、
弁リフト１００％以下の位置において、弁ポートの弁ポート面積Ｓ１と、弁体の制御部の外周と弁ポートの最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２との関係が、
弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２となるように設定したことを特徴とする流量制御弁。

【請求項2】

前記流量制御弁のニードル弁の先端に、円錐形状の先端部分を備えることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。

【請求項3】

前記流量制御弁において、弁リフト３０％〜１００％の位置で、弁ポートの弁ポート面積Ｓ１と、弁体の外周と弁ポートの最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２との関係が、
弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２となるように設定したことを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の流量制御弁。

【請求項4】

前記流量制御弁において、弁リフト５０％〜９０％の位置で、弁ポートの弁ポート面積Ｓ１と、弁体の外周と弁ポートの最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２との関係が、
弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２となるように設定したことを特徴とする請求項３に記載の流量制御弁。

【請求項5】

前記流量制御弁において、弁リフト５０％〜９０％の位置で、弁ポートの弁ポート面積Ｓ１と、弁体の外周と弁ポートの最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２との関係が、
弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２となるように設定するとともに、
前記流量制御弁のニードル弁の先端の制御部の長さＬを、弁リフトが１００％である全弁リフトの場合の制御部の長さＬに対して、４０％〜７０％の範囲となるように設定したことを特徴とする請求項３に記載の流量制御弁。

【請求項6】

前記弁リフト１００％が、流量制御弁の使用上の全開状態であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の流量制御弁。

【請求項7】

前記弁リフト１００％が、弁開ストッパーが当接した状態である機械的な全開状態であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の流量制御弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、エアコン、冷凍機などの空気調和機の冷媒循環回路などに用いられる流量制御弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、流量制御弁は、電磁弁などの直動式や、電動弁などのギヤ式などの駆動方式があるが、いずれの駆動方式の流量制御弁においても、弁体であるニードル弁が弁座に対して離接することによって、弁座に設けられた弁ポート（オリフィス）を開閉することにより、ニードル弁の先端部の径と弁ポートの径との間の隙間量（弁開度）を調整することによって、流量を制御するように構成されている。

【0003】

このように、弁体の先端がくさび形状のニードル弁と、弁ポートを構成する弁座を備えた流量制御弁においては、さまざまなニードル弁と弁座の形状が採用されている。

【0004】

図４は、このような従来の流量制御弁の一例を示す縦断面図である。

【0005】

図４に示したように、流量制御弁１０は、電動弁であって、弁本体１２を備えており、弁本体１２内には弁室１４が形成されている。そして、この弁室１４に連通するように、第１の配管部材１６と、第２の配管部材１８とが装着されている。

【0006】

また、第１の配管部材１６の上部には、弁本体１２に弁座２０が固定されており、この弁座２０に弁ポート２２が設けられている。

【0007】

さらに、メネジ部材２４は、ガイド部材４０を備えており、このガイド部材４０の下端には、弁座２０に嵌着する嵌合部２４ｂが形成されており、ガイド部材４０の嵌合部２４ｂを弁座２０に嵌着することにより、メネジ部材２４が弁座２０に固定されている。これにより、弁本体１２内に、メネジ部材２４が固定されている。

【0008】

また、ガイド部材４０の嵌合部２４ｂの上方に一定間隔離間して、弁室１４とローター室２８を隔てる隔壁２６が形成されており、この隔壁２６の端部３０が弁本体１２の内壁に嵌合することにより、弁本体１２内にガイド部材４０が固定されている。

【0009】

さらに、弁本体１２の上端部に、固定金具３２を嵌合することにより、ガイド部材４０が弁本体１２に固定されている。

【0010】

一方、このガイド部材４０の嵌合部２４ｂと隔壁２６との間に、主流路３４が形成されており、隔壁２６には、ニードル弁３６が挿通される挿通孔３８が形成されている。

【0011】

また、この隔壁２６の上部には、略筒状のガイド部４０ａが延設されており、ガイド部材４０のガイド部４０ａには、内周に雌ネジ４０ｂが形成されている。この雌ネジ４０ｂに噛合するように、ローター軸５２の下端に形成された雄ネジ部５４の雄ネジ５４ａが螺着されている。

【0012】

このローター軸５２に形成されたニードル弁挿通孔５６に、ニードル弁３６が挿通され、ニードル弁３６の基端部に形成された拡径部３６ａにより、ニードル弁３６の抜け落ちが防止されるようになっている。

【0013】

また、ローター軸５２の上端の外周には、永久磁石からなる略円筒形のローターマグネット５８が、嵌合部５８ａにより嵌着されている。このローターマグネット５８の下端には、弁開ストッパー６０が内周方向に突設され、ガイド部材４０のガイド部４０ａの上端に外周方向に突設された弁開ストッパー６２に、このローターマグネット５８の弁開ストッパー６０が、弁全開時に当接することにより、ストッパーの機能をするように構成されている。

【0014】

同様に、ローター軸５２の上端に外周方向に突設された弁閉ストッパー６４に、ガイド部材４０のガイド部４０ａ上端に形成された弁閉ストッパー６６が、弁閉時に当接することにより、ストッパーの機能をするように構成されている。

【0015】

また、ローター軸５２の上部には、バネ受け金具６８が、ローター軸５２の上端に嵌合されているとともに、ニードル弁３６の基端部に形成された拡径部３６ａの上方に、バネ受け７０が装着されている。そして、これらのバネ受け金具６８とバネ受け７０との間に圧縮状態のコイルバネ７２が介装され、ニードル弁３６を弁座２０の方向に突出するように付勢するよう構成されている。

【0016】

さらに、弁本体１２の上部には、有底筒形状のケース７４が溶着などによって固定されており、このケース７４の内部に、これらのローターマグネット５８などからなる駆動部７６が収容されるとともに、ケース７４の内部にローター室２８が形成されている。

【0017】

また、ケース７４の外周に、図４に示したように、コイル７８が装着されている。

【0018】

このように構成される流量制御弁１０は、弁開状態においては、コイル７８により送りパルスを発生させることによって、ローターマグネット５８が回転し、このローターマグネット５８とともに、ローター軸５２、ニードル弁３６が一体的に回転して、ローター軸５２の雄ネジ部５４の雄ネジ５４ａと、ガイド部材４０のガイド部４０ａの雌ネジ４０ｂとが噛合して案内され、ニードル弁３６が上方に移動する。これにより、ニードル弁３６の下端が、弁座２０の弁ポート２２から離間して、弁開状態となるように構成されている。

【0019】

この際、ローターマグネット５８の回転にともなって、ガイド部材４０のガイド部４０ａの上端に外周方向に突設された弁開ストッパー６２に、ローターマグネット５８の弁開ストッパー６０が、弁開時に当接することにより、上方位置が規制されるようになっている。

【0020】

そして、この状態から、コイル７８により逆の送りパルスを発生させることによって、ローターマグネット５８が逆方向に回転し、このローターマグネット５８とともに、ローター軸５２、ニードル弁３６が一体的に回転して、ローター軸５２の雄ネジ部５４の雄ネジ５４ａと、ガイド部材４０のガイド部４０ａの雌ネジ４０ｂとが噛合して案内され、ニードル弁３６が下方に移動する。これにより、ニードル弁３６の下端が、弁座２０の弁ポート２２に当接して、図４に示したような弁閉状態となるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0021】

【特許文献1】特開平６−１７４１２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0022】

ところで、このような流量制御弁１０において、その基本特性として、弁開度と流量との関係を表す固有流量特性が用いられている。このような固有流量特性として、従来から、ＪＩＳ規格にも規定されており、図５のグラフに示したように、
（１）リニア特性
（２）イコールパーセント特性
（３）クイックオープン特性
の３種類の固有流量特性が用いられている。

【0023】

このうち、（１）のリニア特性は、例えば、特許文献１（特開平６−１７４１２９号公報）にも開示されているように、流量（％）（Ｃｖ値）が弁開度に対して比例的に変化する固有流量特性である。このようなリニア特性を有する流量制御弁は、その特性を生かして、例えば、流量制御弁の差圧が一定の場合などに用いられている。

【0024】

また、（３）のクイックオープン特性は、弁が開き始めると、流量（％）（Ｃｖ値）が急激に増加する固有流量特性である。このようなクイックオープン特性を有する流量制御弁は、例えば、遮断弁、開放弁などのオンオフ的な流量制御弁に用いられる。

【0025】

ところで、近年、冷凍機、空調機の省エネ性の向上のため、圧縮機などの回転数の制御性や、熱交換器の熱交換率の向上が課題となっている。また、冷凍サイクルの効率向上のためには、流量制御弁などの省エネ性向上も求められている。

【0026】

従って、従来の流量制御弁に対して、流量の制御を向上させることで、省エネ性が確保できると考えられている。このため、流量の制御性を高めるために微小流量の制御が可能な流量制御弁の開発が求められている。

【0027】

しかしながら、流量制御弁１０では、ニードル弁３６の径のバラツキ、弁ポート２２の径のバラツキ、ローター軸５２の雄ネジ５４ａとガイド部材４０の雌ネジ４０ｂなどからなるネジ送り機構のガタツキ、ガイド部材４０の弁開ストッパー６２とローターマグネット５８の弁開ストッパー６０とのストッパー位置のガタツキなどの影響（以下、単に「弁寸法や弁開点のバラツキ」と言う）により流量のバラツキが発生する。

【0028】

このような流量のバラツキは、（１）のリニア特性を有する流量制御弁では、図６に示したように、弁リフト１００％（全開状態）（以下、単に「弁リフト１００％」と言う）における流量のバラツキｂ２と、例えば、弁リフト５０％の流量のバラツキｂ１とは同じであって、微小流量域から全開流量域まで、流量のバラツキが大きい。

【0029】

従って、このような（１）のリニア特性を有する流量制御弁は、流量の制御性を高めるために微小流量の制御域で使用するには、流量のバラツキが大きく、正確に流量を制御すすることができず不向きである。

【0030】

その結果、細かな流量制御ができず、微小流量の制御が可能な流量制御弁を提供することができない。

【0031】

これに対して、（２）のイコールパーセント特性を有する流量制御弁では、制御面から省エネ性向上を考えた場合、制御弁としては流量変化率を一定に保つ特性を有しており、図７に示したように、微小流量の制御域での流量のバラツキが小さく好ましいものである。

【0032】

なお、（２）のイコールパーセント特性とは、相対トラベル（弁開度）の等量増分が相対容量係数（Ｃｖ値＝流量）の等比率の増分を生じる固有流量特性を言う。下記の式で示される。

【数1】

【0033】

ここで、Фは、相対容量係数（Ｃｖ値＝流量）、Ф₀は、h＝0の時の相対容量係数（Ｃｖ値＝流量）、ｈは、相対トラベル（弁開度）、ｎは、ｈに対してｌｏｇ_ｅФをプロットするときの固有イコールパーセント特性の傾きである。

【0034】

しかしながら、このような（２）のイコールパーセント特性を有する流量制御弁では、図７の弁開度と流量の関係を示すグラフに示したように、弁リフトが上昇するにしたがって、弁寸法や弁開点のバラツキなどの影響により流量のバラツキが大きく、流量制御弁として、流量のバラツキを極力抑えるようにすることが望まれる。

【0035】

ところで、流量のバラツキが最も顕著に現れるのは、弁開度の変化に対する流量変化量が最も大きくなる弁リフト１００％の状態（位置）である。

【0036】

すなわち、弁リフト１００％の付近は、流量変化量が大きいので、弁寸法や弁開点のバラツキによる流量のバラツキが大きくなる。

【0037】

この弁リフト１００％の状態での流量のバラツキが大きい場合、流量過多、流量不足（弁能力不適）の要因となってしまう。

【0038】

また、流量のバラツキを考慮した場合に、全開状態での流量を確保するためには、弁口径を拡大する必要があるが、弁口径の拡大は弁作動に対し、高い推力が必要となってしまう。

【0039】

すなわち、図７、図８の実線で示した状態は、弁寸法や弁開点のバラツキがない状態（流量中心）を示している。なお、図８は、図４の弁リフト１００％（全開状態）の状態を説明する図４のＡ部分の部分拡大断面図である。

【0040】

また、図７、図８の一点鎖線で示した状態は、弁リフト１００％において、弁寸法や弁開点のバラツキによって、全開流量が最も大きい状態（全開流量上限）を示している。すなわち、弁リフト１００％において、ニードル弁３６が、最も上方の位置に位置しており、弁ポート２２から最も離間している状態を示している。

【0041】

さらに、図７、図８の二点鎖線で示した状態は、弁リフト１００％において、弁寸法や弁開点のバラツキによって、全開流量が最も小さい状態（全開流量下限）を示している。すなわち、弁リフト１００％において、ニードル弁３６が、最も下方の位置に位置しており、弁ポート２２から最も近接している状態を示している。

【0042】

このように、図７に示したように、例えば、弁リフト５０％の状態において、弁リフト５０％の流量のバラツキＢ１よりも、弁リフト１００％の状態において、弁リフト１００％の流量のバラツキＢ２が大きくなってしまう。

【0043】

なお、図７、図８において、弁リフト１００％の状態は、流量制御弁１０の使用上の全開状態（ニードル弁３６の作動範囲の上限位置）にあることを意味している。すなわち、実際には、ガイド部材４０の弁開ストッパー６２とローターマグネット５８の弁開ストッパー６０とが当接した状態である機械的な全開状態は、図７のグラフのより右側の弁開口度が大きい点に位置している。

【0044】

ところで、図８において、ハッチングで示したように、弁リフト１００％の状態において、弁ポート２２の弁ポート面積Ｓ１と、ニードル弁３６の制御部３６ｃの外周と弁ポート２２の最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２との関係は、弁ポート面積Ｓ１＞弁開口面積Ｓ２である。

【0045】

なお、図８のハッチングでは、模式的に示しているが、図９に示したように、ニードル弁３６の制御部３６ｃの外周と弁ポート２２の最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２は、上面から見た断面視で円環状である。

【0046】

この状態では、流量のバラツキは、弁開口面積Ｓ２に依存するため、弁寸法や弁開点のバラツキの影響を受けて、流量のバラツキが大きくなってしまう。

【0047】

なお、弁ポート２２の弁ポート面積Ｓ１と、ニードル弁３６の制御部３６ｃの外周と弁ポート２２の最短距離Ｍの弁開口面積Ｓ２とが等しくなる点を、以下、「流量飽和点」と言う）。

【0048】

本発明は、このような現状に鑑み、弁寸法や弁開点のバラツキによる流量のバラツキが小さく、微小流量の制御が可能で、流量の制御性を高めることができ、冷凍機、空調機の省エネ性の向上を図ることができる流量制御弁を提供することを目的とする。

【0049】

また、本発明は、流量過多、流量不足（弁能力不適）をきたすことがなく、しかも、全開状態での流量を確保するために、弁口径を拡大する必要がなく、弁作動に対し、高い推力も不要で、コンパクトな流量制御弁を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0051】

本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明の流量制御弁は、
弁体が弁座に対して離接することによって、前記弁座に設けられた弁ポートを開閉することにより流量を制御するように構成するとともに、イコールパーセント特性の固有流量特性を有する流量制御弁であって、
弁リフト１００％以下の位置において、弁ポートの弁ポート面積Ｓ１と、弁体の制御部の外周と弁ポートの最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２との関係が、
弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２となるように設定したことを特徴とする。

【0052】

このように構成することによって、弁リフト１００％において、弁ポートの弁ポート面積Ｓ１と、弁体の外周と弁ポートの最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２との関係が、弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２であるので、弁体が弁座（弁ポート）に対して流量飽和点以上に位置することになる。

【0053】

従って、この状態では、流量のバラツキは、弁ポート面積Ｓ１に依存する。すなわち、全開状態である弁リフト１００％での流量のバラツキが、弁ポートの径にのみ影響を受けることになり、流量のバラツキを小さくすることができる。

【0054】

その結果、弁寸法や弁開点のバラツキによる流量のバラツキが小さく、微小流量の制御が可能で、流量の制御性を高めることができ、冷凍機、空調機の省エネ性の向上を図ることができる流量制御弁を提供することができる。

【0055】

また、流量過多、流量不足（弁能力不適）をきたすことがなく、しかも、全開状態での流量を確保するために、弁口径を拡大する必要がなく、弁作動に対し、高い推力も不要で、コンパクトな流量制御弁を提供することができる。
また、本発明の流量制御弁は、前記流量制御弁のニードル弁の先端に、円錐形状の先端部分を備えることを特徴とする。

【0056】

また、本発明の流量制御弁は、前記流量制御弁において、弁リフト３０％〜１００％の位置で、弁ポートの弁ポート面積Ｓ１と、弁体の外周と弁ポートの最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２との関係が、
弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２となるように設定したことを特徴とする。

【0057】

このような範囲において、弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２であれば、全開状態である弁リフト１００％での流量のバラツキが、弁ポートの径にのみ影響を受けることになり、流量のバラツキを小さくすることができる。

【0058】

これにより、弁寸法や弁開点のバラツキによる流量のバラツキが小さく、微小流量の制御が可能で、流量の制御性を高めることができ、冷凍機、空調機の省エネ性の向上を図ることができる流量制御弁を提供することができる。

【0059】

また、本発明の流量制御弁は、前記流量制御弁において、弁リフト５０％〜９０％の位置で、弁ポートの弁ポート面積Ｓ１と、弁体の外周と弁ポートの最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２との関係が、
弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２となるように設定したことを特徴とする。

【0060】

このような範囲において、弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２であれば、全開状態である弁リフト１００％での流量のバラツキが、弁ポートの径にのみ影響を受けることになり、流量のバラツキを小さくすることができる。

【0061】

これにより、弁寸法や弁開点のバラツキによる流量のバラツキが小さく、微小流量の制御が可能で、流量の制御性を高めることができ、冷凍機、空調機の省エネ性の向上を図ることができる流量制御弁を提供することができる。
また、本発明の流量制御弁は、
前記流量制御弁において、弁リフト５０％〜９０％の位置で、弁ポートの弁ポート面積Ｓ１と、弁体の外周と弁ポートの最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２との関係が、
弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２となるように設定するとともに、
前記流量制御弁のニードル弁の先端の制御部の長さＬを、弁リフトが１００％である全弁リフトの場合の制御部の長さＬに対して、４０％〜７０％の範囲となるように設定したことを特徴とする。

【0062】

また、本発明の流量制御弁は、前記弁リフト１００％が、流量制御弁の使用上の全開状態であることを特徴とする。

【0063】

このように構成することによって、流量制御弁の使用上の全開状態において、全開状態である弁リフト１００％での流量のバラツキが、弁ポートの径にのみ影響を受けることになり、流量のバラツキを小さくすることができる。

【0064】

これにより、流量制御弁の使用上の全開状態において、弁寸法や弁開点のバラツキによる流量のバラツキが小さく、微小流量の制御が可能で、流量の制御性を高めることができ、冷凍機、空調機の省エネ性の向上を図ることができる流量制御弁を提供することができる。

【0065】

また、本発明の流量制御弁は、前記弁リフト１００％が、弁開ストッパーが当接した状態である機械的な全開状態であることを特徴とする。

【0066】

このように構成することによって、弁開ストッパーが当接した状態である機械的な全開状態において、全開状態である弁リフト１００％での流量のバラツキが、弁ポートの径にのみ影響を受けることになり、流量のバラツキを小さくすることができる。

【0067】

これにより、弁開ストッパーが当接した状態である機械的な全開状態において、弁寸法や弁開点のバラツキによる流量のバラツキが小さく、微小流量の制御が可能で、流量の制御性を高めることができ、冷凍機、空調機の省エネ性の向上を図ることができる流量制御弁を提供することができる。

【発明の効果】

【0068】

本発明によれば、弁リフト１００％以下の位置において、弁ポートの弁ポート面積Ｓ１と、弁体の外周と弁ポートの最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２との関係が、弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２であるので、弁体が弁座（弁ポート）に対して流量飽和点以上に位置することになる。

【0069】

従って、この状態では、流量のバラツキは、弁ポート面積Ｓ１に依存する。すなわち、全開状態である弁リフト１００％での流量のバラツキが、弁ポートの径にのみ影響を受けることになり、流量のバラツキを小さくすることができる。

【0070】

その結果、弁寸法や弁開点のバラツキによる流量のバラツキが小さく、微小流量の制御が可能で、流量の制御性を高めることができ、冷凍機、空調機の省エネ性の向上を図ることができる流量制御弁を提供することができる。

【0071】

また、流量過多、流量不足（弁能力不適）をきたすことがなく、しかも、全開状態での流量を確保するために、弁口径を拡大する必要がなく、弁作動に対し、高い推力も不要で、コンパクトな流量制御弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0072】

【図1】図１は、弁開度と流量の関係を示すグラフである。

【図2】弁リフト１００％（全開状態）の状態を説明する部分拡大断面図である。

【図3】図３は、ニードル弁３６の形状を示す部分拡大概略図である。

【図4】図４は、従来の流量制御弁の縦断面図である。

【図5】図５は、種類の固有流量特性を示す弁開度と流量の関係を示すグラフである。

【図6】図６は、リニア特性を有する流量制御弁の弁開度と流量の関係を示すグラフである。

【図7】図７は、イコールパーセント特性を有する流量制御弁の弁開度と流量の関係を示すグラフである。

【図8】図８は、図４の弁リフト１００％（全開状態）の状態を説明する図１のＡ部分の部分拡大断面図である。

【図9】図９は、ニードル弁３６の制御部３６ｃの外周と弁ポート２２の最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２を示す上面から見た断面視である。

【発明を実施するための形態】

【0073】

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。

【0074】

図１は、弁開度と流量の関係を示すグラフ、図２は、弁リフト１００％（全開状態）の状態を説明する部分拡大断面図である。

【0075】

この実施例の流量制御弁１０は、図４に示した従来の流量制御弁１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0076】

なお、第１の配管部材１６を入口継手とし、第２の配管部材１８を出口継手とすることも、また、逆に、第１の配管部材１６を出口継手とし、第２の配管部材１８を入口継手とすることも可能である。

【0077】

この実施例の流量制御弁１０は、イコールパーセント特性の固有流量特性を有する流量制御弁である。すなわち、イコールパーセント特性を有する流量制御弁１０では、制御面から省エネ性向上を考えた場合、制御弁としては流量変化率を一定に保つ特性を有しており、図７に示したように、微小流量の制御域での流量のバラツキが小さくなっている。

【0078】

そして、この実施例の流量制御弁１０では、図１において、実線で示した状態は、弁寸法や弁開点のバラツキがない状態（流量中心）を示している。

【0079】

この実施例の流量制御弁１０では、この流量中心の状態において、図１において、実線で示したように、弁リフト１００％以下の位置、この実施例の場合には、弁リフト９０％の位置において、
弁ポート２２の弁ポート面積Ｓ１と、ニードル弁３６の制御部３６ｃの外周と弁ポート２２の最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２との関係が、
弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２となるように設定している。

【0080】

この弁リフト９０％の状態において、図１において、一点鎖線で示した状態は、弁寸法や弁開点のバラツキによって、全開流量が最も大きい状態（全開流量上限）を示している。この状態においては、弁ポート面積Ｓ１＜弁開口面積Ｓ２の状態となっている。

【0081】

一方、弁リフト９０％の状態において、図１において、二点鎖線で示した状態は、弁寸法や弁開点のバラツキによって、全開流量が最も小さい状態（全開流量下限）を示している。この状態においては、弁ポート面積Ｓ１＞弁開口面積Ｓ２の状態となっている。

【0082】

そして、弁リフト１００％の状態では、図１、図２に示したように、二点鎖線で示した全開流量が最も小さい状態（全開流量下限）においても、弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２の状態となっている。

【0083】

従って、弁リフト１００％の状態において、流量中心の状態、全開流量上限の状態、全開流量下限の状態のいずれの状態でも、弁ポート２２の弁ポート面積Ｓ１と、弁体であるニードル弁３６の制御部３６ｃの外周と弁ポート２２の最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２との関係が、弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２である。

【0084】

これにより、弁体であるニードル弁３６が弁座２０（弁ポート２２）に対して流量飽和点以上に位置することになる。

【0085】

従って、この状態では、流量のバラツキは、弁ポート面積Ｓ１に依存する。すなわち、全開状態である弁リフト１００％での流量のバラツキが、弁ポート２２の径にのみ影響を受けることになり、図１のグラフに示したように、弁リフト１００％での流量のバラツキＢ３を小さくすることができる。

【0086】

その結果、弁寸法や弁開点のバラツキによる流量のバラツキが小さく、微小流量の制御が可能で、流量の制御性を高めることができ、冷凍機、空調機の省エネ性の向上を図ることができる流量制御弁１０を提供することができる。

【0087】

また、流量過多、流量不足（弁能力不適）をきたすことがなく、しかも、全開状態での流量を確保するために、弁口径を拡大する必要がなく、弁作動に対し、高い推力も不要で、コンパクトな流量制御弁を提供することができる。

【0088】

この場合、弁リフト１００％以下の位置としては、上記実施例では、弁リフト９０％の位置で設定したが、何ら限定されるものではないが、好ましくは、弁リフト３０％〜１００％以下の位置、より好ましくは、弁リフト５０％〜９０％以下の位置とするのが望ましい。
すなわち、この範囲以下であれば、流量制御弁１０の制御の分解能が小さく、実用上不向きであり、この範囲以上であれば、流量のバラツキの影響が大きくなってしまうからである。

【0089】

このような範囲において、弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２であれば、全開状態である弁リフト１００％での流量のバラツキが、弁ポート２２の径にのみ影響を受けることになり、流量のバラツキを小さくすることができる。

【0090】

これにより、弁寸法や弁開点のバラツキによる流量のバラツキが小さく、微小流量の制御が可能で、流量の制御性を高めることができ、冷凍機、空調機の省エネ性の向上を図ることができる流量制御弁１０を提供することができる。

【0091】

また、この場合、弁リフト１００％は、流量制御弁１０の使用上の全開状態（ニードル弁３６の作動範囲の上限位置）にあることを意味している。

【0092】

すなわち、実際には、ガイド部材４０の弁開ストッパー６２とローターマグネット５８の弁開ストッパー６０とが当接した状態である機械的な全開状態は、図１のグラフのより右側の弁開口度が大きい点に位置している。

【0093】

このように構成することによって、流量制御弁の使用上の全開状態において、全開状態である弁リフト１００％での流量のバラツキが、弁ポート２２の径にのみ影響を受けることになり、流量のバラツキを小さくすることができる。

【0094】

これにより、流量制御弁の使用上の全開状態において、弁寸法や弁開点のバラツキによる流量のバラツキが小さく、微小流量の制御が可能で、流量の制御性を高めることができ、冷凍機、空調機の省エネ性の向上を図ることができる流量制御弁１０を提供することができる。

【0095】

また、本発明の流量制御弁においては、弁リフト１００％が、弁開ストッパーが当接した状態である機械的な全開状態であっても構わない。

【0096】

このように構成することによって、弁開ストッパーが当接した状態である機械的な全開状態において、全開状態である弁リフト１００％での流量のバラツキが、弁ポート２２の径にのみ影響を受けることになり、流量のバラツキを小さくすることができる。

【0097】

これにより、弁開ストッパーが当接した状態である機械的な全開状態において、弁寸法や弁開点のバラツキによる流量のバラツキが小さく、微小流量の制御が可能で、流量の制御性を高めることができ、冷凍機、空調機の省エネ性の向上を図ることができる流量制御弁を提供することができる。

【0098】

なお、弁リフト１００％以下の位置において、弁ポート２２の弁ポート面積Ｓ１と、ニードル弁３６の制御部３６ｃの外周と弁ポート２２の最短距離Ｍのなす弁開口面積Ｓ２との関係が、弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２となるように設定する方法としては、ニードル弁３６の形状を変更するなど特に限定されるものではない。

【0099】

例えば、弁リフトが５０〜９０％以下で、弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２とする場合、図３のハッチング部分で示したように、流量制御弁１０のニードル弁３６の先端の曲線形状の制御部３６ｃの長さＬを、弁リフトが１００％である全弁リフト（弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２の範囲）の場合の制御部３６ｃの長さＬに対して、４０％〜７０％の範囲となるように設定すればよい。

【0100】

すなわち、弁リフトが５０〜９０％以下で、弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２とする場合、制御部３６ｃの長さＬは、開口面積Ｍの円錐の高さ（図２の開口面積Ｍのハッチング部分）の高さの分だけ、弁リフトが１００％である全弁リフト（弁ポート面積Ｓ１≦弁開口面積Ｓ２の範囲）の場合の制御部３６ｃの長さＬよりも短くなる。そのため、弁リフトが１００％である全弁リフトの場合の制御部３６ｃの長さＬに対して、４０％〜７０％の範囲となる。

【0101】

すなわち、流量制御弁１０のニードル弁３６の制御部３６ｃの部分が、実際に流量制御弁１０の流量特性に影響を及ぼす部分であって、この曲線形状によって流量制御弁１０イコールパーセント特性にする部分であるからである。

【0102】

また、図３に示したように、流量制御弁１０のニードル弁３６の先端部分３６ｄは、流量制御弁１０の流量特性に影響を及ぼさない部分である。すなわち、弁ポート２２の開口面積に対して小径であるため、流量制御弁１０の流量特性に影響を及ぼさない部分であるからである。

【0103】

なお、このニードル弁３６の先端部分３６ｄは、第１の配管部材１６を入口継手とし、第２の配管部材１８を出口継手とした場合に、流体が直接制御部３６ｃに当接するのを防止する機能も有する。

【0104】

以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、弁体がニードル弁の形状の流量制御弁について、適用したが、弁体の形状は適宜変更可能である。

【0105】

また、上記実施例では、電動弁に適用した流量制御弁について説明したが、電磁弁などその他のアクチュエーターによって駆動する流量制御弁に適用することも可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0106】

本発明は、例えば、エアコン、冷凍機などの空気調和機の冷媒循環回路などに用いられ、微小流量の制御が可能な流量制御弁に適用することができる。

【符号の説明】

【0107】

１０ 流量制御弁
１２ 弁本体
１４ 弁室
１６ 第１の配管部材
１８ 第２の配管部材
２０ 弁座
２２ 弁ポート
２４ メネジ部材
２４ｂ 嵌合部
２６ 隔壁
２８ ローター室
３０ 端部
３２ 固定金具
３４ 主流路
３６ ニードル弁
３６ａ 拡径部
３６ｃ 制御部
３６ｄ 先端部分
３８ 挿通孔
４０ ガイド部材
４０ａ ガイド部
４０ｂ 雌ネジ
５２ ローター軸
５４ 雄ネジ部
５４ａ 雄ネジ
５６ ニードル弁挿通孔
５８ ローターマグネット
５８ａ 嵌合部
６０ 弁開ストッパー
６２ 弁開ストッパー
６４ 弁閉ストッパー
６６ 弁閉ストッパー
６８ 金具
７２ コイルバネ
７４ ケース
７６ 駆動部
７８ コイル
Ｂ１ 流量のバラツキ
ｂ１ 流量のバラツキ
ｂ２ 流量のバラツキ
Ｂ２ 流量のバラツキ
Ｂ３ 流量のバラツキ
Ｍ 最短距離
Ｓ１ 弁ポート面積
Ｓ２ 弁開口面積

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】