(57)【要約】【課題】 微少な調整が正確・微細にできると共に、流量の多い状態での調整も行うことができる。弁体部にスケールがたまらなくして、トラブルの発生をなくして耐久性を高くする。【解決手段】  電動機７１により駆動される弁体８０が弁座５４に対して接離する。弁座５４は環状弁座部から成る。弁体８０は弁部材８１と弁部材８１を保持する保持部材８２から成る。弁部材８１はその下部で且つ弁座５４への着座部以外の部分に段差部８４を有する。弁部材８１が弁座５４のシート端部５４ａの先端に着座することで流量遮断し、段差部８４とシート端部５４ａの側部との間で流量調整させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機により駆動される弁体が弁座に対して接離する電動弁において、弁座は環状弁座部から成ると共に、弁体は弁部材と該弁部材を保持する保持部材から成り、弁部材は環状弁座部への着座部以外の部分に段差部を有し、弁部材が前記環状弁座部のシート端部に着座することで流体の流れを遮断し、弁部材が前記環状弁座部のシート端部に近接することで前記段差部とシート端部の側部との間で流体の流量を調整することを特徴とする電動弁。
【請求項２】
弁本体と、該弁本体に形成される環状弁座部と、弁体と、該弁体を弁座に対して接離させる弁ステムとを備えた電動弁において、前記弁体は、前記環状弁座部に着座する円盤状の弁部材と該弁部材を保持する保持部材とを備え、前記弁部材の下部内周部分は、弁体を環状弁座部に近接させた状態において、環状弁座部に形成されたシート端部の内周面に隙間を形成して位置するように形成し、該間隙で流体の流量を調整することを特徴とする電動弁。
【請求項３】
前記環状弁座部のシート端部は、その断面形状が半円形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動弁。
【請求項４】
前記環状弁座部のシート端部は、上記隙間を形成する面がテーパ状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスモータ等の電動機によって弁体の開閉操作を行う電動弁に関し、特に、流体の微少流量の調整が可能な電動弁の弁体部分の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
暖房機器等の温水の配管系統の途中に介在させて流量制御を行う温水弁として従来から電動弁が使用されている。図４は、従来技術に係る下記特許文献１に開示された電動弁を示しており、該電動弁１０は、配管接続部１２，１３、弁室１５及び上部にホルダ２０が設けられた弁本体１１と、上記ホルダ２０に合成樹脂製の絶縁フランジ３２を介して載置固定されたパルスモータ等の電動機３１と、弁本体１１内に装着されて前記電動機３１によって駆動される弁ステム２１と、弁ステム２１の一端に取付固定されている弁体４０と、弁本体１１内に形成された環状弁座部１４を含む弁開閉部と、を備えている。
【０００３】
上記公知の手段の電動弁１０は、弁本体１１（環状弁座部１４）が真鍮で成形されている一方、弁体４０の閉鎖弁部材４１はテフロン等の合成樹脂で成形されており、その使用材料を異にすることで熱膨張率が異なることから、低温の流体に代えて温度差のある高温の温水を通過させると、前記環状弁座部１４と弁体４０の閉鎖弁部材４１との両部材の温度の上昇によって、両部材とも膨張してその径を拡大するが、真鍮よりもテフロン等の合成樹脂の熱膨張率が大きいので、前記閉鎖弁部材４１の方が膨張量が大きくなり、その外径を拡大する。
そして、該膨張量の差によって、図４の如き配置状態にある環状弁座部１４と弁体４０の閉鎖弁部材４１とは、常温水の状態で設定した開口間隙を狭める方向に作用して、流体の微少流量の正確な調整を阻害する要因となるが、環状弁座部１４と閉鎖弁部材４１の保持カラー４２の外側下端部との隙間を調整することで、電動弁の弁体部分を通過する流体の微少な流量調整を可能にすると共に、流量の多い状態での調整も行うようにしている。
【特許文献１】特開平９−２９６８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図４の従来の技術では、長期使用において、環状弁座部１４と弁体４０側の保持カラー４２の下端部との間に流体中に含まれるスケール（金属小片等）の詰まり問題が発生することがあり、メンテナンスや耐久性の観点から更なる改良が望まれていた。
したがって、本発明は、このような要望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、電動弁において、弁体部分を通過する流体の微少な流量調整を可能とすると共に流量の多い状態での流量調整も可能であり，しかも、スケールの流動性を高めてその詰まりをなくし、トラブルの発生をなくして耐久性を高くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成すべく、本発明の係る電動弁は、電動機により駆動される弁体が弁座に対して接離する電動弁において、弁座は環状弁座部から成ると共に、弁体は弁部材と該弁部材を保持する保持部材から成り、弁部材は環状弁座部への着座部以外の部分に段差部を有し、弁部材が前記環状弁座部のシート端部に着座することで流体の流れを遮断し、弁部材が前記環状弁座部のシート端部に近接することで前記段差部とシート端部の側部との間で流体の流量を調整することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の他の態様に係る電動弁は、弁本体と、該弁本体に形成される環状弁座部と、弁体と、該弁体を弁座に対して接離させる弁ステムとを備えた電動弁において、前記弁体は、前記環状弁座部に着座する円盤状の弁部材と該弁部材を保持する保持部材とを備え、前記弁部材の下部内周部分は、弁体を環状弁座部に近接させた状態において、環状弁座部に形成されたシート端部の内周面に隙間を形成して位置するように形成し、該間隙で流体の流量を調整することを特徴とする。
【０００７】
そして、本発明の電動弁の具体的態様としては、前記いずれかの手段において、環状弁座部のシート端部は、その断面形状が半円形状であることを特徴とする。
そして、本発明の電動弁の更なる具体的態様としては、前記いずれかの手段において、環状弁座部のシート端部は、上記隙間を形成する面がテーパ状であることを特徴とする。
【０００８】
このように構成された本発明の電動弁は、入口側通路を介して流入した流体が環状弁座部と弁体との間の開口間隙を通過し、弁室を介して出口側通路を通って送出される。この時、電動機をパルス信号等により回動させると、回動によって弁ステムが上下摺動し、パルス信号の数量に比例した量だけ弁体の上下位置が移動し、前記環状弁座部と弁体との間の開口間隙を調整して流れる流体の流通量を調整する。また、環状弁座部と弁体との間を流れる流体を完全に閉鎖遮断をする場合は、環状弁座部のシート端部の先端に弁体の弁部材の下面を着座して圧接接触させる。
【０００９】
また、前記環状弁座部と前記弁体との間を流れる流量の調整は、前記弁部材の段差部と前記環状弁座部のシート端部の内周部との間の開口間隙の幅を調整することで流量の調整を行う。
【００１０】
そして、本発明の電動弁は、環状弁座部のシート端部の断面形状が半円形状で、前記弁部材の段差部の下端部が弁部材の下面（当接面）より下方に突出し、かつ、突出部の外側に面取角部を備えていることによって、弁体の閉鎖位置からの移動初期においては、前記弁体の上下移動距離に対して前記面取角部と前記環状弁座部のシート端部との開口間隙は少ししかその間隙幅を広げないので、微小な開口間隙の調節が行い得て、流体流量の微少調整を可能にしている。
【発明の効果】
【００１１】
以上の説明から理解されるように、本発明の電動弁は、弁体と環状弁座部とが近接している状態において、弁体の弁部材の下部の段差部を環状弁座部のシート端部の内周に位置させて、弁部材の下部と環状弁座部のシート端部との間の間隙で流量調整する構成としたので、通常の流量調整と必要に応じて行う微少の流量調整との両方の調整とを正確にかつ円滑に行うことができる。
また、本発明は上記構成により、弁部材の下部と環状弁座部のシート端部との間の間隙入口部で絞る（流量調整する）から、スケールは流れやすく、たまりにくい。又、テフロン等の合成樹脂のためスケールは付着しにくく、はさまりにくい。また、環状弁座部のシート端部の内周（絞り部）を、テーパ面とすれば、このテーパ面の傾斜角度により、任意の流量設計を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態の電動弁５０の縦断面図、図２は図１の電動弁５０の弁体と環状弁座部との作動状態（（Ａ）閉鎖、（Ｂ）開口）を示す作動断面図、図３は図１の電動弁５０の流量調整状態を示す説明図である。
（弁本体５１）
例えば、真鍮等の材料で形成される弁本体５１は、上部にホルダ接続部５９を立設し、該ホルダ接続部５９に同様に真鍮等の材料で形成されたホルダ６０を嵌合取付固定しており、該ホルダ６０の上部には、例えば合成樹脂製の絶縁フランジ７２を介してパルスモータ等の電動機７１を載置固定している。
前記弁本体５１の両側には、ネジ切りされた配管接続部５２、５３が上下にその位置を異にして備えられていると共に、該弁本体５１の下部５８は密閉状となっている。その内部には弁室５５が構成され、弁室５５の上部は前記ホルダ接続部５９に嵌合するホルダ６０によって閉鎖されている。弁室５５内には弁体８０が配置され、弁体８０はホルダ６０に摺動可能に支持された弁ステム６１に取付固定されている。
【００１３】
前記弁本体５１の配管接続部５２内には、入口側通路５２ａが穿設されていると共に、前記配管接続部５３には出口側通路５３ａが穿設され、両通路５２ａ、５３ａは、前記弁室５５に連通接続している。前記弁室５５の上部のホルダ接続部５９の内空部５９ａには、前記ホルダ６０が外側Ｏリング６２を介在して挿入嵌合され、ロックナット６３を前記ホルダ接続部５９の外周に刻設したネジに螺合することによってホルダ６０を弁本体５１に取付固定している。
【００１４】
前記弁ステム６１の中間部は、一対のＯリング６９、６９を介在してホルダ６０に摺動可能に軸支され、弁ステム６１の上端は、拡大されて駆動軸保持部６１ａを形成している。駆動軸保持部６１ａは凹状部６１ｃを備え、凹状部６１ｃ内には剛球体６４を介在して駆動軸６５の下端部６５ａが挿入接触され、該駆動軸６５の上端部６５ｂは電動機７１の回転軸６６に係合している。また、駆動軸６５の中間部は雄ネジ部６５ｃとされ、前記ホルダ６０に取付固定された駆動軸ガイド６７に刻設された雌ネジ６７ａに螺合されている。前記駆動軸保持部６１ａの下面とホルダ６０の筒内上面との間にはコイルスプリング７０が介在され、弁ステム６１を常時上方に付勢している。
【００１５】
（弁体８０）
図２は、弁体８０の構造及び作動状態を示すものであって、図２の（Ａ）は、弁体８０の閉鎖遮断状態を示すものであり、図２の（Ｂ）は開口状態を示すものである。図２（Ａ）（Ｂ）に示されているように、入口側通路５２ａと弁室５５との接続部の弁室５５側には、環状弁座部５４が形成され、該環状弁座部５４のシート端部５４ａはその断面形状が半径Ｒの半円状に形成されている。
前記弁ステム６１は、その下部に弁体８０を取付固定する軸端部６１ｂを備え、弁体８０は、三部材、即ち、弁座部５４に接触して閉鎖する弁部材８１、弁部材の保持部材８２を構成する外カラー８２ａ及び内カラー８２ｂとを備えている。また、三部材はその中心に前記弁ステム６１の軸端部６１ｂを嵌合して軸端部６１ｂの端をかしめることによって弁ステム２１に取付固定されている。
【００１６】
（弁部材８１）
弁体８０の弁部材８１は、ゴム材、テフロン等の合成樹脂からなる弾性体で形成されるとともに、リング状をしており、保持部材８２を構成する外カラー８２ａと内カラー８２ｂとはＳＵＳ等の材料で形成されると共に、該両カラー８２ａ，８２ｂで外周及び内周から弁部材８１をサンドイッチ状に挟持している。また、弁部材８１は、その下面内周で、前記環状弁座部５４のシート端部５４ａに当接しない部分に段差部８４を備えている。
段差部８４は、シート端部５４ａとの当接面８４ｂに連続する垂下面８４ａと面取角部８４ｃと水平面８４ｅとを形成しており、垂下面８４ａは、環状弁座部５４のシート端部５４ａの内周面と共に流路を構成する。そして、弁体８０が閉鎖状態（図２（Ａ））にあるときは、前記環状弁座部５４の外周面に極めて微小な間隙を置いて配置されるべく形成されている。
【００１７】
弁体８０と環状弁座部５４との間の閉鎖及び流量調整は、閉鎖においては、弁体８０の弁部材８１の当接面８４ｂが環状弁座部５４のシート端部５４ａの先端に接触して着座することで行い、流量調整においては、弁部材の下部の段差部８４の垂下面８４ａと環状弁座部５４のシート端部５４ａの内側円弧状部との間の間隙を調整することで行うものである。なお、段差部８４の垂下面８４ａと水平面８４ｅとの間には面取角部８４ｃが形成されている。
【００１８】
図３は、環状弁座部５４と弁部材８１の段差部８４との流量調整時の位置関係を更に詳細に示したものであり、段差部８４の垂下面８４ａ下端とシート端部５４ａの円弧状部の中心点との距離ａとし、且つ、円弧状部の半径をＲとすると、その間隙は、ａ−Ｒとなる。
弁体８０が閉鎖状態にある時（Ｌ0の位置）は、垂下面８４ａ下端（面取角部８４ｃの上端）は、環状弁座部５４の半円状シート端部の外側面に極めて微小な間隙を於いて配置された状態にあるが、弁体８０を開口方向に移動すべく、例えばＬ1の位置まで上昇させると、面取角部８４ｃと半円状シート端部の内側面との間隙幅ａを順次広くする。
【００１９】
具体的には、弁体８０が閉鎖状態の位置Ｌ0 から距離ｂだけ上昇して開口状態の位置Ｌ1 に移動したとき、段差部８４の面取角部８４ｃと環状弁座部５４のシート端部５４ａとの間隙幅はａ1−Ｒ となる。そして、更に距離ｂだけ上昇して、開口状態の位置Ｌ2 に移動したとき、面取角部８４ｃと環状弁座部５４のシート端部５４ａとの間隙の幅はａ2−Ｒ となるが、該間隙ａ2−Ｒ は、弁体８０の上昇距離が２ｂと二倍に移動した場合でも幅ａ1は二倍以下の移動に留まる。
即ち、弁体８０の上下移動距離に対して面取角部８４ｃと環状弁座部５４のシート端部５４ａとの間隙幅ａ−Ｒは、直線的には変化せず、２次曲線的に変化する。言い換えるならば、弁体８０の閉鎖位置からの移動初期においては、弁体８０の移動距離Ｌに対して面取角部８４ｃと環状弁座部５４のシート端部５４ａとの間隙幅ａ−Ｒは少ししかその間隙幅を広げず、該間隙の微小な調節が行い得て、流体流量の微少調整を可能にしている。この微少調整が行え得る理由は、環状弁座部５４のシート端部５４ａでその断面形状が半径Ｒの半円形状に形成されていることに起因している。
【００２０】
前記弁体８０が更に移動すると、前記流量の調整は、前記半円形状の影響を受けることが少なくなり、前記弁体８０の移動距離に対して略直線状に変化することとなる。
【００２１】
次に、本実施形態の電動弁５０の作動について説明する。暖房機器の供給源から供給される水もしくは温水等の流体は、入口側通路５２ａから供給され、環状弁座部５４と弁体８０との間の間隙を通過した後、弁室５５を介して出口側通路５３ａを通って暖房器等の機器に送出される。この時、パルスモータ等の電動機７１をパルス信号等により適宜回動させると、前記電動機７１の回転軸６６が回転し、前記回転軸６６と係合している駆動軸６５を回転させる。該駆動軸６５の回転によって該駆動軸６５自体が上下に移動することで、弁ステム６１を上下摺動させる。
【００２２】
該弁ステム６１は、前記パルス信号の量に比例した量だけ上下方向に移動し、前記弁座部５４のシート端部５４ａの曲率中心（半径Ｒ）と前記弁体８０の前記面取角部８４ｃとの間の間隙幅ａを調整し、該幅ａ−Ｒの間隙を流れる流体の流通量を調整する。また、前記環状弁座部５４と前記弁体８０との完全閉鎖遮断は、前記環状弁座部５４のシート端部５４ａの先端に弁部材８１が接触して着座することによって行われる。
【００２３】
前記流体の流通量の通常の調整は、前記弁座部５４と前記弁体８０との間隙ｂを、例えば、０〜２mmの範囲で調整することで行うものであるが、流量を絞って調整を行う場合には、間隔の幅ａ−Ｒを狭くした状態の領域Ｉ、即ち、μ単位の微小間隙として温水の流通量を調整している。
【００２４】
本実施形態においては、環状弁座部５４と、弁体８０の弁部材８１の流量調整する段差部８４とがともに環状に形成され、かつ、前記環状弁座部５４の内部からの流体が環状弁座部５４の内周に位置する弁部材８１の流量調整する段差部８４に向けて図２（Ｂ）の矢印の如く放射スカート状に流れることで、弁体８０に求心力が働き、該弁体８０自体がぶれの少ない安定した作動する。
【００２５】
また、本実施形態では、流量調整部を構成する前記面取角部８４ｃと前記環状弁座部５４の半円状シート端部５４ａとを比較的容易な機械加工精度で形成できる。
【００２６】
本実施形態においては、電動弁を暖房機器の温水供給装置に実施するものとして説明したが、本発明の電動弁は前記実施形態に限定されるものではなく、冷媒を供給する管路に配置される弁、及び、冷却液として使用される油供給管路の弁としても使用できるものである。
【００２７】
また、本実施形態においては、環状弁座部のシート端部は、その断面形状を半円形状として示したが、該形状に限定されるものではなく、前記シート端部の外周部の断面形状をテーパ状とする等、微少の流量の調整が可能なように傾斜形状とすることもできる。更に、本実施形態においては、段差部の角部を面取りし、該面取角部を備える形状として示したが、面取りせずに、該下端部の内側角部を流量調整部とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態の電動弁の縦断面図。
【図２】図１の電動弁の弁体と環状弁座部との作動状態（（Ａ）閉鎖、（Ｂ）開口）を示す作動断面図。
【図３】図１の電動弁の流量調整状態を示す説明図。
【図４】従来の電動弁の要部拡大断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１０・・電動弁（従来技術）１１・・弁本体  １２，１３・・配管接続部
１４・・環状弁座部  １４ａ・・シート端部  １５・・弁室  ２０・・ホルダ
２１・・弁ステム  ３１・・電動機      ３２・・絶縁フランジ
４０・・弁体      ４１・・閉鎖弁部材  ４２・・保持カラー
５０・・電動弁（本発明）  ５１・・弁本体  ５２・・配管接続部
５２ａ・・入口側通路  ５３・・配管接続部  ５３ａ・・出口側通路
５４・・弁座（環状弁座部）  ５４ａ・・シート端部  ５５・・弁室
５８・・下部  ５９・・ホルダ接続部  ５９ａ・・内空部  ６０・・ホルダ
【００３０】
６１・・弁ステム  ６１ａ・・駆動軸保持部  ６１ｂ・・軸端部
６１ｃ・・凹状部  ６２・・外側Ｏリング  ６３・・ロックナット
６４・・剛球体  ６５・・駆動軸  ６５ａ・・下端部  ６５ｂ・・上端部
６５ｃ・・雄ネジ部６６・・回転軸  ６７・・駆動軸ガイド  ６７ａ・・雌ネジ
６９・・Ｏリング  ７０・・コイルスプリング  ７１・・電動機
【００３１】
７２・・絶縁フランジ  ８０・・弁体  ８１・・弁部材
８２・・保持部材  ８２ａ・・外保持カラー  ８２ｂ・・内保持カラー
８４・・段差部  ８４ａ・・垂下面  ８４ｂ・・当接面
８４ｃ・・面取角部  ８４ｅ・・水平面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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