(57)【要約】【課題】従来よりスムーズに弁体を回転可能な制御弁を提供する。【解決手段】本発明の制御弁１０では、弁体３０のうち弁座シート１２との対向部分を円錐台形状としたので、従来の制御弁より弁体３０と弁座シート１２との摺接面積を減らすことができ、弁体３０をスムーズに回転させることが可能となる。しかも、弁体３０は、円錐台形状における平坦面４１が筒形ケース１１の弁座シート１２に面当接して摺接するので弁体３０の回転が安定する。また、円錐台形状の斜面４２を、平坦面４１に対して１〜１．５度の範囲で傾斜させたことで、その斜面４２と弁座シート１２との間の隙間が狭くなって空気が通り難くなり、流量を正確に制御することが可能になる。【選択図】  図６
2004293732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端を弁座シート（１２，１２）で閉塞した筒形ケース（１１）の内部に回転子（２２）を収容して、前記筒形ケース（１１）の外側からの磁力によって回転子（２２）を回転駆動可能に構成する共に、
前記回転子（２２）の両端部には１対の弁体（３０，３０）が備えられ、前記弁体（３０）のうち前記弁座シート（１２）との対向面には、円弧溝（３９）と、前記円弧溝（３９）の一端に配置された通気孔（４０）とが形成されて、その円弧溝（３９）は前記通気孔（４０）から離れる側の端部に向かって幅及び／又は深さが小さくなり、
両方の前記弁座シート（１２，１２）に形成した弁口（１８，１８）を通して前記筒形ケース（１１）内に流体を流すことで、前記回転子（２２）が軸方向に移動し、前記回転子（２２）の回転により前記弁口（１８）が対向する前記円弧溝（３９）の幅及び／又は深さが変更されて、前記筒形ケース（１１）を通過する流量が変更される制御弁において、
前記弁体（３０）のうち前記弁座シート（１２）との対向部分は、前記円弧溝（３９）の内縁に接する略円形の平坦面（４１）と、前記平坦面（４１）より外側の斜面（４２）とを有してなる円錐台形状に形成されたことを特徴とする制御弁（１０）。
【請求項２】
前記弁体（３０）における前記斜面（４２）は、前記平坦面（４１）に対して１〜１．５度の範囲で傾斜したことを特徴とする請求項１に記載の制御弁（１０）。
【請求項３】
前記回転子（２２）及び弁体（３０）は、両方の前記弁座シート（１２，１２）の間に差し渡した軸体（１３）によって回転可能に軸支され、前記弁体（３０）のうち前記軸体（１３）を挿通した軸挿通孔（３４）は、前記弁座シート（１２）側の内径より前記弁座シート（１２）から離れた側の内径が大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御弁（１０）。
【請求項４】
前記弁体（３０）には、前記軸挿通孔（３４）を中心に有した筒形をなして前記回転子（２２）に当接し、他の部分を前記回転子（２２）から浮かせる軸受筒（３６）が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の制御弁（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒形ケースの内部に収容した弁体を回転させて、筒形ケースを通過する流体の流量を制御する制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に示すように、従来、この種の制御弁として、筒形ケース１に収容した弁体３を筒形ケース１の端部に備えた弁座シート４に押し付けた状態で回転させて、弁体３に形成した溝６と弁座シート４に形成した弁口７との対向状態を変更して、筒形ケース１を通過する流体の流量を制御する制御弁が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４７８９６号公報（第１図、段落［００３３］）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の制御弁では、弁座シート４から突部５を突出させて弁体３との摺接面積を削減することで摺動抵抗の低下を図っているが、更なる摺動抵抗の低下を図り、スムーズに弁体を回転する制御弁の開発が求められていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来よりスムーズに弁体を回転させることが可能な制御弁の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る制御弁（１０）は、両端を弁座シート（１２，１２）で閉塞した筒形ケース（１１）の内部に回転子（２２）を収容して、筒形ケース（１１）の外側からの磁力によって回転子（２２）を回転駆動可能に構成する共に、回転子（２２）の両端部には１対の弁体（３０，３０）が備えられ、弁体（３０）のうち弁座シート（１２）との対向面には、円弧溝（３９）と、円弧溝（３９）の一端に配置された通気孔（４０）とが形成されて、その円弧溝（３９）は通気孔（４０）から離れる側の端部に向かって幅及び／又は深さが小さくなり、両方の弁座シート（１２，１２）に形成した弁口（１８，１８）を通して筒形ケース（１１）内に流体を流すことで、回転子（２２）が軸方向に移動し、回転子（２２）の回転により弁口（１８）が対向する円弧溝（３９）の幅及び／又は深さが変更されて、筒形ケース（１１）を通過する流量が変更される制御弁において、弁体（３０）のうち弁座シート（１２）との対向部分は、円弧溝（３９）の内縁に接する略円形の平坦面（４１）と、平坦面（４１）より外側の斜面（４２）とを有してなる円錐台形状に形成されたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の制御弁（１０）において、弁体（３０）における斜面（４２）は、平坦面（４１）に対して１〜１．５度の範囲で傾斜したところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の制御弁（１０）において、回転子（２２）及び弁体（３０）は、両方の弁座シート（１２，１２）の間に差し渡した軸体（１３）によって回転可能に軸支され、弁体（３０）のうち軸体（１３）を挿通した軸挿通孔（３４）は、弁座シート（１２）側の内径より弁座シート（１２）から離れた側の内径が大きいところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３に記載の制御弁（１０）において、弁体（３０）には、軸挿通孔（３４）を中心に有した筒形をなして回転子（２２）に当接し、他の部分を回転子（２２）から浮かせる軸受筒（３６）が設けられたところに特徴を有する。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
請求項１の制御弁（１０）では、弁体（３０）のうち弁座シート（１２）との対向部分を円錐台形状としたことで、従来の制御弁より弁体（３０）と弁座シート（１２）との摺接面積を減らして、弁体（３０）をスムーズに回転させることができる。また、弁体（３０）は、円錐台形状における平坦面（４１）が筒形ケース（１１）の弁座シート（１２）に面当接して摺接するので弁体（３０）が安定する。
【００１１】
また、請求項２の制御弁（１０）のように、円錐台形状の斜面（４２）を、平坦面（４１）に対して１〜１．５度の範囲で傾斜させれば、その斜面（４２）と弁座シート（１２）との間の隙間に空気を通り難くすることができ、流量を正確に制御することが可能になる。
【００１２】
さらに、請求項３の制御弁（１０）では、弁体（３０）のうち軸体（１３）を挿通した軸挿通孔（３４）は、筒形ケース（１１）の弁座シート（１２）側の内径より弁座シート（１２）と離れた側の内径が大きいので、弁体（３０）は軸体（１３）に対して弁座シート（１２）側を支点にして傾動し、加工上のばらつきを等を吸収して、弁体（３０）の平坦面（４１）を弁座シート（１２）に密着させることが可能になる。
【００１３】
また、請求項４の制御弁（１０）では、弁体（３０）に設けた軸受筒（３６）が回転子（２２）に当接して、他の部分が回転子（２２）から浮くので、弁体（３０）全体が回転子（２２）に対して容易に傾動し、弁体（３０）の平坦面（４１）を弁座シート（１２）により確実に密着させることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の制御弁１０は、筒形ケース１１の中心部に軸体１３を備え、筒形ケース１１に収容した回転子２２を軸体１３に回転可能に軸支した構造になっている。
【００１５】
筒形ケース１１は、円筒管１１Ａの両端部を弁座シート１２，１２で閉塞した構造になっている。なお、円筒管１１Ａ及び弁座シート１２，１２は、非磁性体金属で構成されている。
【００１６】
図２に示すように、弁座シート１２のうち筒形ケース１１の内側に配される内面１２Ａには、中心に軸孔１６が形成されており、両弁座シート１２，１２の軸孔１６に軸体１３の両端部が軸支された状態に保持される。また、弁座シート１２には、内面１２Ａから突出した摺接台１７が形成されている。摺接台１７は、軸孔１６を中心にした三又状に形成され、全体的に突出側の端面が面一の平坦面になっている。
【００１７】
摺接台１７の一部には、エンボス１９が設けられている。エンボス１９は、摺接台１７の一部を略環状に陥没させてその中心に形成され、従ってエンボス１９の端面は、前記摺接台１７の全体と面一の平坦面になっている。また、エンボス１９の内側開口が弁口１８になっている。図１に示すように、弁口１８は、弁座シート１２の外面側において段付き状に拡開されており、その拡開部分にパイプ２１が嵌合固定されている。
【００１８】
なお、弁座シート１２の内面１２Ａには、図１に示すように、突片状のストッパ２０が起立して取り付けられている（図１では、上側の弁座シート１２に取り付けられたストッパ２０のみが示されている）。
【００１９】
回転子２２は、軸体１３に嵌合された内側リール２３とその外側を囲む外側リール２４との間を径方向に延びた翼片２５で繋いでなる。また、外側リール２４の外面には、筒形の永久磁石２６が嵌合固定されている。そして、この回転子２２と筒形ケース１１の外側に嵌合されたステータ１５とによって、ステッピングモータ２７が構成されている。
【００２０】
回転子２２の両端には、本発明に係る弁体３０，３０が組み付けられており、これら回転子２２及び両弁体３０，３０の全長が、筒形ケース１１の内部空間の軸長より短くなっている。これにより、筒形ケース１１内でストッパ２０及び両弁体３０，３０が、筒形ケース１１内を軸方向に移動可能となっている。詳細には、図１に示すように、弁体３０は、全体として一端に摺接壁３５を備えた一端有底の円筒体構造をなす。また、弁体３０の外面における軸方向の中間部には、１対のフランジ３３，３３が張り出し形成され、フランジ３３，３３の間には、シール部材が収容されている。弁体３０のうちフランジ３３より開放端側の筒壁３２は、回転子２２における外側リール２４の内側に嵌合されている。筒壁３２は、先端に向かって僅かに先細り形状をなしかつ、図４に示すように、周方向の例えば３箇所に縦溝３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを備える。そして、これら縦溝３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが、外側リール２４の内側に形成された３つの突条２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃに係合している。ここで、縦溝３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは互いに幅が異なり、これに対応して突条２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃの幅も互いに異なっている。また、両弁体３０，３０の間では、これら縦溝３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの配置が異なっており、これに対応して、外側リール２４の一端と他端とでは突条２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃの配置が異なっている。これらにより、各弁体３０，３０が、外側リール２４の一端と他端とに一義的に嵌合されている。
【００２１】
図６に示すように、弁体３０の内部には、摺接壁３５から回転子２２の内側リール２３に向かって軸受筒３６が起立している。また、軸受筒３６の軸心部分に、軸挿通孔３４が貫通形成され、ここに軸体１３が挿通されている。ここで、軸受筒３６は、弁体３０を回転子２２に軸方向に押し付けたときに内側リール２３の先端に当接して、他の部分を回転子２２から浮かせるように構成されている。また、軸挿通孔３４には、弁座シート１２側を窄めて小径部３７が形成されると共に、軸挿通孔３４のうち小径部３７より回転子２２側は軸体１３に対して遊嵌状態になっている。さらに、筒壁３２は、外側リール２４に対して遊嵌状態になっている。これらにより、弁体３０は小径部３７を中心にして弁体３０が傾動可能となり、回転子２２が一方の弁座シート１２側に移動して、弁体３０が弁座シート１２に押し付けられたときに、弁座シート１２との当たり面と軸体１３との垂直度のばらつきに応じて、弁体３０が傾けられて安定した姿勢に保持される。
【００２２】
弁体３０のうち弁座シート１２との対向面には、図３に示すように、軸挿通孔３４を中心にした円弧溝３９が形成されており、その円弧溝３９の一端には、弁体３０の摺接壁３５を貫通した通気孔４０が形成されている。円弧溝３９は通気孔４０から離れる側の端部に向かって幅及び深さが小さくなっており、末端が通気孔４０の近傍に配置されている。
【００２３】
さて、弁体３０のうち弁座シート１２との対向部分は、円錐台形状になっている。より詳細には、図３に示すように、弁体３０のうち弁座シート１２との対向部分には、軸挿通孔３４を中心にして円弧溝３９の内側縁に接する円形の平坦面４１が形成され、その平坦面４１より外側が斜面４２となっている。また、この斜面４２は、図６に示すように、平坦面４１に対して１〜１．５度（図６のθ参照）の範囲で傾斜している。
【００２４】
本実施形態における制御弁１０の構成は以上であって、例えばヒートポンプの冷媒流路が前記したパイプ２１，２１として制御弁１０に取り付けられる。そして、例えば、図１の上方のパイプ２１から下方のパイプ２１に向けて流体が流れると、同図に示すように、回転子２２及び弁体３０，３０が下流側に移動し、弁体３０が弁座シート１２に押し付けられる。ここで、弁体３０の平坦面４１と弁座シート１２との対向面が平行でなかったときには、弁体３０が軸挿通孔３４内の小径部３７を支点にして傾動することで、弁体３０の平坦面４１と弁座シート１２とが平行になって面当接する。そして、ステッピングモータ２７の駆動によって弁体３０が弁座シート１２に回動されて、弁体３０に設けた円弧溝３９のうち弁座シート１２の弁口１８と対向部分の円弧溝３９の幅及び深さが変わり、これにより、制御弁１０を通過する流体の流量が変更される。
【００２５】
ここで本実施形態の制御弁１０では、弁体３０のうち弁座シート１２との対向部分を円錐台形状としたので、従来の制御弁より弁体３０と弁座シート１２との摺接面積を減らすことができ、弁体３０をスムーズに回転させることが可能となる。しかも、弁体３０は、円錐台形状における平坦面４１が筒形ケース１１の弁座シート１２に面当接して摺接するので弁体３０の回転が安定する。また、円錐台形状の斜面４２を、平坦面４１に対して１〜１．５度の範囲で傾斜させたことで、その斜面４２と弁座シート１２との間の隙間が狭くなって空気が通り難くなり、流量を正確に制御することが可能になる。
なお、本実施形態の制御弁１０は、図１の下方のパイプ２１から上方のパイプ２１に向けて流体が流れた場合にも同様に動作する。
【００２６】
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、上記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御弁の側断面図
【図２】弁座シートの斜視図の
【図３】弁体の斜視図
【図４】弁体の断面図
【図５】弁体の平面図
【図６】制御弁の一部を拡大した側断面図
【図７】従来の制御弁の側断面図
【符号の説明】
１０…制御弁
１１…筒形ケース
１２…弁座シート
１３…軸体
１８…弁口
２１…パイプ
２２…回転子
２６…永久磁石
３０…弁体
３４…軸挿通孔
３６…軸受筒
３９…円弧溝
４０…通気孔
４１…平坦面
４２…斜面
【図１】
2004293732.tif 000003
【図２】
2004293732.tif 000004
【図３】
2004293732.tif 000005
【図４】
2004293732.tif 000006
【図５】
2004293732.tif 000007
【図６】
2004293732.tif 000008
【図７】
2004293732.tif 000009