特許 6904968 電動弁

(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】6904968

(24)【登録日】2021年6月28日

(45)【発行日】2021年7月21日

(54)【発明の名称】電動弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/38 20060101AFI20210708BHJP

   F16K 1/52 20060101ALI20210708BHJP

   F16K 31/04 20060101ALI20210708BHJP

   F25B 41/35 20210101ALN20210708BHJP

【ＦＩ】

   F16K1/38 Z

   F16K1/52 A

   F16K31/04 A

   !F25B41/35

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-542848(P2018-542848)

(86)(22)【出願日】2017年9月28日

(86)【国際出願番号】JP2017035189

(87)【国際公開番号】WO2018062376

(87)【国際公開日】20180405

【審査請求日】2018年11月15日

(31)【優先権主張番号】特願2016-193725(P2016-193725)

(32)【優先日】2016年9月30日

(33)【優先権主張国】JP

(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】110001070

【氏名又は名称】特許業務法人ＳＳＩＮＰＡＴ

(72)【発明者】

【氏名】中川 大樹

【審査官】 加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−０３５８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０１０１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０４６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３０８２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０９４０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１１６２７３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０５−０３６１７１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５９−１６０９６７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ３１／００−３１／０５

Ｆ１６Ｋ １／００− １／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータの回転運動を、雄ネジ部材と雌ネジ部材とのネジ螺合により直線運動に変換し、この直線運動に基づいて弁本体内に収容された弁体を軸方向に移動させる電動弁であって、
弁閉状態において前記弁体を着座させる着座部および、前記弁体が挿入される弁ポートを有する弁座を有し、
前記弁ポートは、前記電動弁の中心軸と平行な内周面を有し、
前記弁体は、
弁閉状態において前記着座部と当接する第１テーパと、
前記第１テーパよりも先方に位置し、弁閉状態において前記内周面に囲繞されるように位置する第２テーパと、
前記第２テーパよりも先方に位置する第３テーパとを備え、
前記着座部に前記第１テーパを当接させた状態において、前記弁ポートと前記第２テーパとの間に形成されるクリアランスの幅よりも広い幅の空間が前記着座部と前記クリアランスとの間に形成され、
前記弁ポートの前記ロータ側には、弁体側から後退した後退領域が形成され、
前記後退領域は、前記ロータ側に向かって広がる面取りであって、
前記着座部は、前記面取りと前記弁座の天面との境界である前記面取りにおける前記ロータ側の縁部であり、
前記弁体の第１テーパが、前記弁閉状態において、前記縁部に当接し、
前記弁体の中心軸に対する第１テーパのテーパ面のテーパ角は、前記電動弁の中心軸に対する前記面取りの表面の傾斜角よりも大きいことで、前記面取りと、前記縁部に当接した前記第１テーパと、の間に前記空間が形成され、
前記弁体の中心軸に対する第２テーパのテーパ面のテーパ角は、前記弁体の中心軸に対する前記第１テーパのテーパ面のテーパ角よりも小さく、
前記弁体の中心軸に対する前記第３テーパのテーパ面のテーパ角は、前記弁体の中心軸に対する前記第１テーパのテーパ面のテーパ角よりも小さく、
前記弁ポートの内周面と前記第２テーパとの間隙が、前記弁ポートの内周面と前記弁体との間隙において最小となることを特徴とする電動弁。

【請求項2】

前記第２テーパの高さは、前記後退領域の高さよりも高くなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の電動弁。

【請求項3】

前記後退領域は、前記弁ポートの前記ロータ側に形成された切欠きであることを特徴とする請求項１または２記載の電動弁。

【請求項4】

ロータの回転運動を、雄ネジ部材と雌ネジ部材とのネジ螺合により直線運動に変換し、この直線運動に基づいて弁本体内に収容された弁体を軸方向に移動させる電動弁であって、
弁閉状態において前記弁体を着座させる着座部および、前記弁体が挿入される弁ポートを有する弁座を有し、
前記弁体は、
弁閉状態において前記着座部と当接する第１テーパと、
前記第１テーパよりも先方に位置し、弁閉状態において前記弁ポートの内周面に囲繞されるように位置する第２テーパとを備え、
前記着座部に前記第１テーパを当接させた状態において、前記弁ポートと前記第２テーパとの間に形成されるクリアランスの幅よりも広い幅の空間が前記着座部と前記クリアランスとの間に形成され、
前記第１テーパと前記第２テーパとの間にくびれが形成され、
前記着座部に前記第１テーパを当接させた状態において、前記くびれと前記弁ポートとの間に前記空間が形成され、
前記弁体の中心軸に対する第２テーパのテーパ面のテーパ角は、前記弁体の中心軸に対する前記第１テーパのテーパ面のテーパ角よりも小さく、
前記弁ポートの内周面と前記第２テーパとの間隙が、前記弁ポートの内周面と前記弁体との間隙において最小となることを特徴とする電動弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷凍サイクルシステムなどに使用される電動弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、パッケージエアコン、ルームエアコン、冷凍機などに用いられる電動弁が知られている（例えば、特許文献１）。この電動弁１００においては、たとえば、図７に示すように、ステッピングモータが駆動してロータ１０３が回転すると、雌ねじ１３１ａと雄ねじ１２１ａのねじ送り作用により、弁体１１４が中心軸Ｌ´方向に移動する。これにより、弁ポート１２１を開閉する調整がなされ、管継手１１１から流入して管継手１１２から流出する冷媒の流量が制御される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−１４８４２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、現在、空調機や冷凍機などの技術分野においては、省エネ性能の向上が盛んに検討されており、このような冷凍サイクルシステムに使用する電動弁についても同様の省エネ性が要求されているという背景が存在する。ここで、電動弁に要求される性能としては、弁体が弁座から離れた直後における低開度域における微小な流量の制御性の向上や、流量のばらつきの低減化が挙げられる。

【0005】

特に、ルームエアコンや小型の業務用空調機等に使用される電動弁においては、低開度域における微小な流量の制御を行うためには最小開度における流量を極限まで低減することが望まれている。

【0006】

この点、上述の電動弁１００では、図８（ａ）に示すように、弁体１１４において、弁座１２０に着座する比較的角度の大きい第１テーパ１１４ａと、第３テーパ１１４ｃとの間に、テーパ角（テーパの傾斜面の中心軸Ｌ´に対する角度）が極めて小さな第２テーパ１１４ｂを形成することにより、低開度域の流量制御を向上させる試みがなされている。

【0007】

図８（ｂ）は、電動弁１００の低開度域における流量特性を示すグラフである。図８（ｂ）において、グラフの横軸は、弁体１１４を移動させるためにステッピングモータに印加するパルスの印加量を表し、グラフの縦軸は、流量を表している。また、グラフの原点は、０パルス時の弁閉状態を表している。ここで、図中の折線Ａは、弁体１１４を用いた場合の流量の変化を表すものである。なお、図中には、折線Ａとの対比例として、図９のように、第２テーパ１１４ｂが形成されていない弁体１１４´を用いた場合の流量の変化を表す折線Ｂを示してある。

【0008】

図８（ｂ）によれば、折線Ｂにおいては、第１テーパ１１４´ａによって決定される立上り流量領域２０１から第３テーパ１１４´ｃによって決定される流量領域２０３へと急激に変化するのに対し、折線Ａにおいては、立ち上がり流量領域２０１の後、しばらくの間、角度の小さな第２テーパ１１４ｂによって流量領域２０２の流量の増加度合が制御されるため、低開度域において流量特性が急激に変化することを抑制することができる。

【0009】

しかし、本来低開度域における微小な流量の制御性を向上させるには、弁体１１４が弁座１２０から離れた直後の立上り流量領域２０１における最大流量Ｘの値を抑制しなければならない。この点、電動弁１００では、第２テーパ１１４ｂを設けたとしても、この問題を解決することはできていなかった。

【0010】

ここで、図１０（ａ）に示すように、弁体２１４における流量制御を行うテーパ２１４ｃを弁座２２０に着座させることも考えられる。この場合、図１０（ｂ）に示すように、立上り流量領域２１０の流量を極めて小さくすることができるが、弁体２１４が弁座２２０に食い込んで弁開し難くなり、弁体２１４の作動性が阻害されるという問題が生じるおそれがある。

【0011】

また、図１１（ａ）に示すように、第１テーパ３１４ａと第２テーパ３１４ｂの境界の径Ｄ１を弁座３２０の内径Ｄ２に近づけることにより、立上り流量を低減させることも考えられる。しかしながら、図１１（ｂ）に示す拡大図のように、第１テーパ３１４ａと第２テーパ３１４ｂの境界を着座させた場合、弁体３１４の加工上のばらつきによって、流量制御を行う第２テーパ３１４ｂで着座してしまい、前述したように弁体３１４の弁座３２０に対する食い込みが生じてしまうおそれもある。

【0012】

また、このような境界には、実際には加工時に隅Ｒ３１５が形成されているため、弁体３１４を弁座３２０に着座させた場合、隅Ｒ３１５の部分が弁座３２０と当接することもある。隅Ｒ３１５の大きさや形状等には、弁体３１４の加工上のばらつきが生じやすいため、着座時に隅Ｒ３１５が弁座３２０と当接した場合、電動弁ごとに立上りの流量特性が異なってしまうという問題が発生しうる。

【0013】

本発明の目的は、低開度域における微小な流量の制御を的確に行うことができる電動弁を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明の電動弁は、
ロータの回転運動を、雄ネジ部材と雌ネジ部材とのネジ螺合により直線運動に変換し、この直線運動に基づいて弁本体内に収容された弁体を軸方向に移動させる電動弁であって、
弁閉状態において前記弁体を着座させる着座部および、前記弁体が挿入される弁ポートを有する弁座を有し、
前記弁ポートは、前記電動弁の中心軸と平行な内周面を有し、
前記弁体は、
弁閉状態において前記着座部と当接する第１テーパと、
前記第１テーパよりも先方に位置し、弁閉状態において前記内周面に囲繞されるように位置する第２テーパと、
前記第２テーパよりも先方に位置する第３テーパとを備え、
前記着座部に前記第１テーパを当接させた状態において、前記弁ポートと前記第２テーパとの間に形成されるクリアランスの幅よりも広い幅の空間が前記着座部と前記クリアランスとの間に形成され、
前記弁ポートの前記ロータ側には、弁体側から後退した後退領域が形成され、
前記後退領域は、前記ロータ側に向かって広がる面取りであって、
前記着座部は、前記面取りと前記弁座の天面との境界である前記面取りにおける前記ロータ側の縁部であり、
前記弁体の第１テーパが、前記弁閉状態において、前記縁部に当接し、
前記弁体の中心軸に対する第１テーパのテーパ面のテーパ角は、前記電動弁の中心軸に対する前記面取りの表面の傾斜角よりも大きいことで、前記面取りと、前記縁部に当接した前記第１テーパと、の間に前記空間が形成され、
前記弁体の中心軸に対する第２テーパのテーパ面のテーパ角は、前記弁体の中心軸に対する前記第１テーパのテーパ面のテーパ角よりも小さく、
前記弁体の中心軸に対する第３テーパのテーパ面のテーパ角は、前記弁体の中心軸に対する前記第１テーパのテーパ面のテーパ角よりも小さく、
前記弁ポートの内周面と前記第２テーパとの間隙が、前記弁ポートの内周面と前記弁体との間隙において最小となることを特徴とする。

【0015】

これにより、極力第１テーパの機能を着座する機能のみに限定し、主に第２テーパで流量を制御することができ、低開度域における微小な流量の制御を的確に行うことができる。
また、第１テーパと第２テーパの間の境界が弁ポートに着座することを回避することができるため、弁体ごとの加工上のばらつきに影響されて、立上り時における流量特性が電動弁ごとに異ならないようにすることができる。
また、第１テーパと第２テーパの間の境界が弁ポートに着座することを的確に回避することができる。

【0018】

また、本発明の電動弁は、
前記第２テーパの高さが、前記後退領域の高さよりも高くなるように形成されていることを特徴とする。

【0019】

これにより、第２テーパの高さ分の幅広い領域で流量制御を行うことができる。

【0024】

また、本発明の電動弁は、
前記後退領域が、前記弁ポートの前記ロータ側に形成された切欠きであることを特徴とする。

【0025】

これにより、弁体ごとの加工上のばらつきに影響されて、立上り時における流量特性が電動弁ごとに異ならないようにすることができる。

【0026】

また、本発明の電動弁は、
ロータの回転運動を、雄ネジ部材と雌ネジ部材とのネジ螺合により直線運動に変換し、この直線運動に基づいて弁本体内に収容された弁体を軸方向に移動させる電動弁であって、
弁閉状態において前記弁体を着座させる着座部および、前記弁体が挿入される弁ポートを有する弁座を有し、
前記弁体は、
弁閉状態において前記着座部と当接する第１テーパと、
前記第１テーパよりも先方に位置し、弁閉状態において前記弁ポートの内周面に囲繞されるように位置する第２テーパとを備え、
前記着座部に前記第１テーパを当接させた状態において、前記弁ポートと前記第２テーパとの間に形成されるクリアランスの幅よりも広い幅の空間が前記着座部と前記クリアランスとの間に形成され、
前記第１テーパと前記第２テーパとの間にくびれが形成され、
前記着座部に前記第１テーパを当接させた状態において、前記くびれと前記弁ポートとの間に前記空間が形成され、
前記弁体の中心軸に対する第２テーパのテーパ面のテーパ角は、前記弁体の中心軸に対する前記第１テーパのテーパ面のテーパ角よりも小さく、
前記弁ポートの内周面と前記第２テーパとの間隙が、前記弁ポートの内周面と前記弁体との間隙において最小となることを特徴とする。

【0027】

これにより、第１テーパと第２テーパの間の境界が弁ポートに着座することを回避し、弁体ごとの加工上のばらつきに影響されて、立上り時における流量特性が電動弁ごとに異ならないようにすることができる。

【発明の効果】

【0028】

本発明に係る発明によれば、低開度域における微小な流量の制御を的確に行うことができる電動弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】実施の形態に係る電動弁の断面図である。

【図2】実施の形態に係る電動弁の要部拡大断面図である。

【図3】実施の形態に係る電動弁の低開度域における流量特性を示すグラフである。

【図4】実施の形態に係る電動弁の変形例の要部拡大断面図である。

【図5】実施の形態に係る電動弁の変形例の要部拡大断面図である。

【図6】実施の形態に係る電動弁の変形例の要部拡大断面図である。

【図7】従来の電動弁の断面図である。

【図8】従来の電動弁の要部拡大断面図、および低開度域における流量特性を示すグラフである。

【図9】仮想の電動弁の要部拡大断面図である。

【図10】仮想の電動弁の要部拡大断面図、および低開度域における流量特性を示すグラフである。

【図11】仮想の電動弁の要部拡大断面図、および低開度域における流量特性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る電動弁について説明する。図１は、実施の形態に係る電動弁２を示した断面図である。なお、本明細書において、「上」あるいは「下」とは図１の状態で規定したものである。すなわち、ロータ４は弁体１７より上方に位置している。また、本明細書における、「高さ」も図１の状態で規定したものである。すなわち、「高さ」とは、図１において上下方向の長さを示している。

【0031】

この電動弁２では、非磁性体製で筒状のカップ形状をなすケース６０の開口側の下方に、弁本体３０が溶接などにより一体的に接続されている。

【0032】

ここで、弁本体３０は、ステンレス製等の金属から成り、内部に弁室１１を有している。また、弁本体３０には、弁室１１に直接連通するステンレス製や銅製等の第１の管継手１２が固定装着されている。さらに、弁本体３０の下方内側には、断面円形の弁ポート１６が形成された弁座部材３０Ａが設けられている。弁座部材３０Ａには、弁ポート１６を介して弁室１１に連通するステンレス製や銅製等の第２の管継手１５が固定装着されている。

【0033】

ケース６０の内周には、回転可能なロータ４が収容され、ロータ４の軸芯部分には、図示しないブッシュ部材を介して弁軸４１が配置されている。ブッシュ部材で結合されたこの弁軸４１とロータ４とは、回転しながら上下方向に一体的に移動する。なお、この弁軸４１の中間部付近の外周面には雄ネジ４１ａが形成されている。本実施の形態では、弁軸４１が雄ネジ部材として機能している。

【0034】

ケース６０の外周には、図示しないヨーク、ボビン、およびコイルなどからなるステータが配置され、ロータ４とステータとでステッピングモータが構成されている。

【0035】

ケース６０の天井面にはガイド支持体５２が固定されている。ガイド支持体５２は、円筒部５３と、円筒部５３の上端側に形成された傘状部５４とを有し、本実施の形態では全体をプレス加工により一体成型されている。傘状部５４はケース６０の頂部内側と略同形状に成型されている。

【0036】

ガイド支持体５２の円筒部５３内には、弁軸４１のガイドを兼ねる筒部材６５が嵌合されている。筒部材６５は、金属あるいは合成樹脂による潤滑材入り素材あるいは表面処理を施された部材により構成され、弁軸４１を回転可能に保持している。

【0037】

弁軸４１の下方には、後述するように弁軸４１との間でネジ螺合Ａを構成するとともに弁軸４１の傾きを抑制する機能を有する弁軸ホルダ６が、弁本体３０に対して相対的に回転不能に固定されている。

【0038】

弁軸ホルダ６は、弁本体３０に対して溶接などで固定されており、弁軸ホルダ６の内部には、貫通孔６ｈが形成されている。また、この弁軸ホルダ６の上部開口部６ｇから所定の深さまで下方に向かって雌ネジ６ｄが形成されている。このため、本実施の形態では、弁軸ホルダ６が雌ネジ部材として機能している。なお、弁軸４１の外周に形成された雄ネジ４１ａと、弁軸ホルダ６の内周に形成された雌ネジ６ｄとにより、図１に示すネジ螺合Ａが構成されている。

【0039】

また、弁軸４１の下方には、筒状の弁ガイド１８が弁軸ホルダ６の貫通孔６ｈに対して摺動可能に配置されている。この弁ガイド１８は天井部２１側がプレス成型により略直角に折り曲げられている。そして、この天井部２１には貫通孔１８ａが形成されている。また、弁軸４１の下方には、さらに鍔部４１ｂが形成されている。

【0040】

ここで、弁軸４１は、弁ガイド１８に対して回転可能、かつ径方向に変位可能となるように弁ガイド１８の貫通孔１８ａに遊貫状態で挿入されており、鍔部４１ｂは、弁ガイド１８に対して回転可能、かつ、径方向に変位可能となるように弁ガイド１８内に配置されている。また、弁軸４１は貫通孔１８ａを挿通し、鍔部４１ｂの上面が、弁ガイド１８の天井部２１に対向するように配置されている。なお、鍔部４１ｂが弁ガイド１８の貫通孔１８ａより大径であることにより、弁軸４１の抜け止めがなされている。

【0041】

弁軸４１と弁ガイド１８とが互いに径方向に移動可能であることにより、弁軸ホルダ６および弁軸４１の配置位置に関して、さほど高度な同芯取付精度を求められることなく、弁ガイド１８および弁体１７との同芯性が得られる。

【0042】

弁ガイド１８の天井部２１と弁軸４１の鍔部４１ｂとの間には、中央部には貫通孔が形成された図示しないワッシャが設置されている。ワッシャは、高滑性表面の金属製ワッシャ、フッ素樹脂等の高滑性樹脂ワッシャあるいは高滑性樹脂コーティングの金属製ワッシャなどであることが好ましい。

【0043】

さらに、弁ガイド１８内には、圧縮された弁バネ２７とバネ受け３５とが収容されている。

【0044】

弁体１７は、ステンレスや真鍮等により形成され、円柱棒状のニードル部１７ｎ、第１テーパ１７ａ、第２テーパ１７ｂ、および第３テーパ１７ｃを有している。なお、弁体１７の中心軸は電動弁２の中心軸Ｌと重なるように配置されている。

【0045】

図２は、電動弁２の流量特性に影響する要部の拡大断面図である。図２に示すように、弁座部材３０Ａには、弁座天面３０Ａ１、後退領域９９、弁ポート１６、傾斜面３０Ａ２、縁部１９ａ、上縁部１６ａ、下縁部１６ｂが形成されている。

【0046】

弁座天面３０Ａ１は、弁座部材３０Ａの上側（ロータ４側）において、直接弁室１１に接する平坦な面である。また、後退領域９９は、弁座天面３０Ａ１と弁ポート１６の間に位置し弁体１７側から後退した部分である。本実施形態においては、後退領域９９に、上方に向かって広がる傾斜面である面取り１９が形成されている。

【0047】

弁ポート１６は、後述するように、流量決定に直接影響する部分である。この弁ポート１６の内周面は、電動弁２の中心軸Ｌと平行になるように配置されている。

【0048】

傾斜面３０Ａ２は、弁ポート１６の下方に位置し、弁座部材３０Ａの内径が下方に向かって大きくなるように形成されている。

【0049】

縁部１９ａは、面取り１９の上縁を成す部分であり、弁座天面３０Ａ１と面取り１９の境界を構成している。なお、弁閉状態において、第１テーパ１７ａは、この縁部１９ａを着座部として弁座部材３０Ａに着座する。

【0050】

上縁部１６ａは、弁ポート１６の上側の縁部であると共に面取り１９の下側の縁部を兼ね、面取り１９と弁ポート１６の境界を構成している。また、下縁部１６ｂは、弁ポート１６の下縁を成す部分であり、弁ポート１６と傾斜面３０Ａ２の境界を構成している。すなわち、上縁部１６ａと下縁部１６ｂの間に弁ポート１６が形成されている。

【0051】

また、弁体１７における第１テーパ１７ａのテーパ角θ２（テーパ面の弁体１７の中心軸に対する角度）は、面取り１９の傾斜角θ１（電動弁２の中心軸Ｌに対する面取り１９の表面の傾斜角）よりも大きな角度になるように形成されている（θ１＜θ２）。このため、第１テーパ１７ａと面取り１９の間には、第１テーパ１７ａを縁部１９ａに当接させた状態において、後述するクリアランス６６の幅よりも広い幅の空間８７が構成される。

【0052】

これにより、第１テーパ１７ａと第２テーパ１７ｂとの間の境界に形成された隅Ｒ５９の部分が弁座部材３０Ａに着座することを回避することができ、弁体１７ごとの加工上のばらつきに影響されて、立上り時における流量特性が電動弁２ごとに異ならないようにすることができる。ここで、隅Ｒ５９は、大きさや形状等に特に加工上のばらつきが生じやすい部分である。また、第２テーパ１７ｂが弁座部材３０Ａに着座して弁体１７が弁ポート１６に食い込むことを防止することもできる。

【0053】

なお、傾斜角θ１は１０°以上７５°以下の角度であることが好ましく、テーパ角θ２は１２．５°以上７７．５°以下の角度であることが好ましい。

【0054】

なお、隅Ｒ５９は、弁閉状態で軸方向において面取り１９が形成される範囲内に位置している。具体的には、図２における面取り１９の高さＨ１の範囲に収まる位置に形成されている。

【0055】

また、第２テーパ１７ｂのテーパ角は、第１テーパ１７ａのテーパ角よりもはるかに小さな角度であり、第２テーパ１７ｂの外径は下方に向かって若干小さくなるように形成されている。この第２テーパ１７ｂのテーパ角は、電動弁２の中心軸Ｌに対して１．５°以上１０°以下の角度であることが好ましい。

【0056】

ここで、第２テーパ１７ｂの下方にはさらに第３テーパ１７ｃが形成されていることは上述したとおりである。本実施の形態に係る電動弁２においては、弁座部材３０Ａに着座する第１テーパ１７ａよりも下方に形成された第２テーパ１７ｂと第３テーパ１７ｃにおいて主たる流量制御が行われる。

【0057】

また、第２テーパ１７ｂの高さＨ２は、面取り１９の高さＨ１よりも高くなるように形成されている（Ｈ１＜Ｈ２）。このため、本実施の形態に係る電動弁２においては、第２テーパ１７ｂの高さＨ２分の幅広い領域で流量制御を行うことができる。

【0058】

また、第３テーパ１７ｃのテーパ角は、第１テーパ１７ａのテーパ角θ２よりもはるかに小さな角度であるが、第２テーパ１７ｂのテーパ角よりは大きくなっている。ここで、第３テーパ１７ｃの外径は下方に向かって小さくなるように先細り状に形成されている。

【0059】

ここで、図３は、パルスの印加量に対する流量の変化の関係を表すグラフである。図３において、グラフの横軸は、弁体１７を移動させるためにステッピングモータに印加するパルスの印加量を表し、グラフの縦軸は、流量を表している。また、グラフの原点は、０パルス時の弁閉状態を表している。また、図中の折線Ｃは、弁体１７を用いた場合の流量の変化を表すものである。なお、図中には、折線Ｃとの対比例として、図９のように、第２テーパ１７ｂが形成されていない弁体１１４´を用いた場合の流量の変化を表す折線Ｂを示してある。

【0060】

図３に示すように、電動弁２のステッピングモータに対してパルスが印加されると、まず、電動弁２へのパルスの印加量が弁開点に達して弁体１７が上昇し始め、第１テーパ１７ａが着座部である面取り１９の上側の縁部１９ａから離間する。ここで、流量は、弁ポート１６と弁体１７の間に生じた間隙の最小幅によって決定される。このため、第１テーパ１７ａが縁部１９ａから離間した直後の立ち上がり時の流量は、当初最小幅となる第１テーパ１７ａと縁部１９ａの間の間隙によって決定される。この流量領域６１の流量は一時的にではあるが急激に上昇する。

【0061】

さらに弁体１７が上昇すると、第１テーパ１７ａと縁部１９ａの間の間隙よりも第２テーパ１７ｂと弁ポート１６の間のクリアランス６６の方が狭くなり、クリアランス６６が弁体１７と弁ポート１６の間に生じる間隙の最小幅となる。このため、第２テーパ１７ｂが弁ポート１６を通過するまでの間における低開度域の流量領域６２は、クリアランス６６の幅によって決定される。ここで、流量領域６２の流量は、テーパ角が極めて小さな第２テーパ１７ｂによって調整されるため、上昇度合いが抑制され、第２テーパ１７ｂが上昇しクリアランス６６が広がるにつれてなだらかに上昇する。

【0062】

なお、第２テーパ１７ｂの高さＨ２は、面取り１９の高さＨ１よりも高くなるように形成されていることから（Ｈ１＜Ｈ２）、立上り時における流量領域６１の急激な上昇を確実に抑制することができる。また、クリアランス６６の幅は、１μｍ以上３０μｍ以下の幅であることが好ましい。

【0063】

この実施の形態に係る電動弁２によれば、極力第１テーパ１７ａの機能を着座する機能のみに限定し、主に第２テーパ１７ｂで流量を制御することにより、低開度域における微小な流量の制御を的確に行うことができる。また、第１テーパ１７ａのテーパ角θ２が面取り１９の傾斜角θ１よりも大きな角度になるように形成することにより（θ１＜θ２）、第１テーパ１７ａと第２テーパ１７ｂの境界が弁ポート１６に着座することを回避することができるため、弁体１７ごとの加工上のばらつきに影響されて、立上り時における流量特性が電動弁２ごとに異ならないようにすることができる。

【0064】

なお、本実施の形態においては、弁ポート１６の内周面が電動弁２の中心軸Ｌと平行である場合を例に説明しているが、弁ポート１６は、内径が下方に向かって大きくなる（広がる）ように形成されていてもよい。この場合、弁体１７が上昇または下降するに当たり、常に弁ポート１６の上縁部１６ａが第２テーパ１７ｂまたは第３テーパ１７ｃに近接することとなるため、図３に示す流量領域６２の流量制御は上縁部１６ａによって行われる。弁体１７が上昇する場合には、弁ポート１６の上縁部１６ａと第２テーパ１７ｂまたは第３テーパ１７ｃとの間のクリアランス６６が次第に大きくなり流量が増加する。

【0065】

また、上述の実施の形態においては、後退領域９９として、弁ポート１６の上側に面取り１９が形成されている場合を例に挙げているが、後退領域９９は、切欠きであってもよい。たとえば、図４に示すように、弁ポート１６の上側に断面Ｌ字型の切欠き７９が形成されていてもよい。ここで、切欠き７９には、縁部７９ａ、壁部７９ｃ、床部７９ｄ、上縁部１６ａが形成されている。この切欠き７９により、弁座部材３０Ａの上側が環状に切り欠かれている。

【0066】

縁部７９ａは、壁部７９ｃの上縁を成す部分であり、弁座天面３０Ａ１と切欠き７９の境界を構成している。弁閉状態において、第１テーパ１７ａは、切欠き７９の縁部７９ａを着座部として着座する。なお、第１テーパ１７ａと面取り１９の間には、第１テーパ１７ａを縁部７９ａに当接させた状態において、第１テーパ１７ａと切欠き７９の間にクリアランス６６の幅よりも広い幅の空間８７が構成される。

【0067】

壁部７９ｃは、切欠き７９の外周を画成する側壁であり、電動弁２の中心軸Ｌと平行になるように配置されている。また、床部７９ｄは、切欠き７９の底面を画成する部分であり、電動弁２の中心軸Ｌと直交している。なお、壁部７９ｃは、厳密に中心軸Ｌと平行である必要はなく、若干傾斜していてもよい。同様に、床部７９ｄもまた、厳密に中心軸Ｌと直交している必要はなく若干傾斜していてもよい。

【0068】

上縁部１６ａは、弁ポート１６の上縁を成す部分であると共に床部７９ｄの弁体１７側の縁部を成す部分であり、切欠き７９と弁ポート１６の境界を構成している。

【0069】

これによっても、第１テーパ１７ａと第２テーパ１７ｂの境界の部分が弁ポート１６に着座することを回避し、立上り時における流量特性が電動弁２ごとにばらつかないようにすることができる。また、第２テーパ１７ｂによって、低開度域における微小な流量の制御を的確に行うことができる。また、第２テーパ１７ｂの高さＨ２が、切欠き７９の高さＨ３よりも高くなるように形成することにより（Ｈ３＜Ｈ２）、第２テーパ１７ｂの高さＨ２分の幅広い領域で流量制御を行うことができる。

【0070】

また、上述の実施の形態において、図５に示すように、第１テーパ１７ａと第２テーパ１７ｂの間にくびれ８９を設けるようにしてもよい。この場合、第１テーパ１７ａと第２テーパ１７ｂとの間の境界の部分が弁体１７の表面から凹むため、第１テーパ１７ａが弁座部材３０Ａに着座した場合において、第１テーパ１７ａと弁ポート１６の間にクリアランス６６の幅よりも広い幅の空間８７が構成される。これによっても、第１テーパ１７ａと第２テーパ１７ｂの境界の部分が弁ポート１６に着座することを回避し、立上り時における流量特性が電動弁２ごとにばらつかないようにすることができる。また、第２テーパ１７ｂによって、低開度域における微小な流量の制御を的確に行うことができる。

【0071】

また、上述の実施の形態においては、第２テーパ１７ｂが中心軸Ｌとほぼ平行となる極めて小さなテーパ角を有している場合を例に説明したが、図６に示すように、第２テーパ１７ｂが所定のテーパ角αを有していてもよい。この場合においても、弁体１７が上昇または下降するに当たり、常に弁ポート１６の上縁部１６ａが第２テーパ１７ｂまたは第３テーパ１７ｃに近接することとなるため、主たる流量制御は上縁部１６ａによって行われる。そして、弁体１７が上昇する場合には、弁ポート１６の上縁部１６ａと第２テーパ１７ｂまたは第３テーパ１７ｃとの間のクリアランス６６が次第に大きくなり流量が増加する。

【0072】

なお、図６に示すテーパ角αは、１°以上３０°以下の間の角度であることが好ましい。

【0073】

また、上述の実施の形態においては、弁体１７が第３テーパ１７ｃを備える場合を例に説明したが、弁体１７は必ずしも第３テーパ１７ｃを備えていなくてもよい。また、上述の実施の形態において、弁体１７が第１テーパ１７ａ、第２テーパ１７ｂ、第３テーパ１７ｃの他に更なるテーパを備えていてもよい。

【0074】

また、本実施の形態の電動弁２は、たとえば、冷凍サイクルシステムの凝縮器と蒸発器との間に設けられる電子膨張弁として用いられる。

【符号の説明】

【0075】

２ 電動弁
４ ロータ
６ 弁軸ホルダ
６ｄ 雌ネジ
１６ 弁ポート
１６ａ 上縁部
１６ｂ 下縁部
１７ 弁体
１７ａ 第１テーパ
１７ｂ 第２テーパ
１７ｃ 第３テーパ
１９ 面取り
１９ａ 縁部
３０Ａ 弁座部材
６６ クリアランス
７９ 切欠き
７９ａ 縁部
７９ｃ 壁部
７９ｄ 床部
８９ くびれ
８７ 空間
９９ 後退領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】