バルブ装置
【課題】大きなコストアップや大型化を招くことなく、閉弁状態において弁室内の流体が所定圧以上となった場合に、当該バルブ装置を含むシステムに破損等が生じないように、弁室から流体を自動的に逃がすことのできるバルブ装置を提供する。
【解決手段】主弁座部材６２は軸方向に移動可能とされるとともに、弁室２１に主弁座部材６２が接離する逃がし弁口６６を有する逃がし弁座６５が設けられ、該逃がし弁座６５と、主弁座部材６２と、該主弁座部材６２を逃がし弁口６６を閉じる方向に付勢するばね部材６７とで、主弁口６３が弁体部２４により閉じられている全閉状態で、弁室２１内の流体圧力が所定圧以上となった場合に、弁室２１内の圧力を第２入出口１２へ自動的に逃がす逃がし弁６０が構成されている。
【解決手段】主弁座部材６２は軸方向に移動可能とされるとともに、弁室２１に主弁座部材６２が接離する逃がし弁口６６を有する逃がし弁座６５が設けられ、該逃がし弁座６５と、主弁座部材６２と、該主弁座部材６２を逃がし弁口６６を閉じる方向に付勢するばね部材６７とで、主弁口６３が弁体部２４により閉じられている全閉状態で、弁室２１内の流体圧力が所定圧以上となった場合に、弁室２１内の圧力を第２入出口１２へ自動的に逃がす逃がし弁６０が構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式冷暖房システム等に組み込まれて使用されるバルブ装置に係り、特に、閉弁状態において弁室内の流体が高圧となった場合に、該流体を逃がすことのできる逃がし弁の機能を備えた電動弁や電磁弁等のバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ヒートポンプ式冷暖房システムとして、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、四方切換弁等の他、省エネ効率等を向上させるため、通常は一つでよい膨張弁を二つ備え、さらに、圧力損失を可及的に低減するため、それら二つの膨張弁にそれぞれ並列に逆止弁を組み込んだもの（逆止弁付き膨張弁としたもの）が知られている（例えば、下記特許文献１の図６を参照）。
【０００３】
また、最近では、その二つの逆止弁付き膨張弁のうちの少なくとも一方を電子制御式電動弁に置き換えることが考えられている（下記特許文献２を参照）。
【０００４】
かかる逆止弁付き膨張弁として働く電子制御式電動弁を備えたヒートポンプ式冷暖房システムの一例を図１１に示す。図示例のヒートポンプ式冷暖房システム１００は、圧縮機１０１、四方切換弁１０２、室外熱交換器１０３、室内熱交換器１０４の他、上記二つの逆止弁付き膨張弁の一方である逆止弁１０６Ｂ付き膨張弁１０６、上記二つの逆止弁付き膨張弁の他方として働く電子制御式電動弁１０’、ディストリビュータ１０８、冷媒回収用タンク１２０、メンテナンス用のサービスバルブ（手動操作）１２１、１２２を備えている。
【０００５】
詳細には、二つのサービスバルブ１２１、１２２（通常は全開状態）より右側の室外側（室外熱交換器１０３側）に電動弁１０’及び冷媒回収用タンク１２０が配置され、二つのサービスバルブ１２１、１２２より左側の室内側（室内熱交換器１０４側）に逆止弁１０６Ｂ付き膨張弁１０６配置されている。逆止弁付き膨張弁１０６の膨張弁１０６Ａとしては感温式（機械式）のものが用いられており、この膨張弁１０６Ａに並列に逆止弁１０６Ｂが配置されている。
【０００６】
この冷暖房システム１００においては、冷房運転時には、圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、図の実線矢印で示される如くに、四方切換弁１０２（のポートａ→ｄ）を介して室外熱交換器１０３に導入され、ここで外気と熱交換して凝縮し、この凝縮した冷媒がディストリビュータ１０８、電動弁１０’（このときは最大開度）、及びサービスバルブ１２１を介して膨張弁１０６に流入し、ここで断熱膨張した後、室内熱交換機１０４に流入し、室内熱交換機１０４にて室内空気と熱交換して蒸発し、室内を冷房する。室内熱交換機１０４を出た冷媒は、サービスバルブ１２２及び四方切換弁１０２（のポートｂ→ｃ）を介して圧縮機１０１に吸入される。
【０００７】
それに対し、暖房運転時には、圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、図の破線矢印で示される如くに、四方切換弁１０２（のポートａ→ｂ）、サービスバルブ１２２を介して室内熱交換器１０４に導入され、ここで室内空気と熱交換して凝縮し、室内を暖房した後、逆止弁１０６Ｂを通って（膨張弁１０６Ａをバイパスして）、電動弁１０（このときは冷媒温度に応じて開度調整）に流入し、ここで減圧された後、ディストリビュータ１０８を介して室外熱交換器１０３に導入され、ここで蒸発した後、四方切換弁１０２（のポートｄ→ｃ）を介して圧縮機１０１に吸入される。
【０００８】
次に、上記した如くの冷暖房システム１００に用いられる電子制御式電動弁１０’の一例を図１０を参照しながら説明する。図示例の電動弁１０’は、下部大径部２５ａと上部小径部２５ｂを有し、前記下部大径部２５ａの下端部に特定形状（それぞれ所定の中心角を持つ二段の逆円錐台状）の弁体部２４が一体に設けられた弁軸２５と、弁室２１を有する弁本体２０と、この弁本体２０にその下端部が密封接合されたキャン４０と、このキャン４０の内周に所定の間隙αをあけて配在されたロータ３０と、このロータ３０を回転駆動すべく前記キャン４０に外嵌されたステータ５０と、前記ロータ３０と前記弁体部２４との間に配在され、前記ロータ３０の回転を利用して前記弁体部２４を前記弁口２２ａに接離させるねじ送り機構とを備え、弁体部２４のリフト量を変化させることにより冷媒の通過流量を調整するようになっている。
【０００９】
前記弁本体２０の弁室２１には、前記弁体部２４が接離する弁口（オリフィス）２２ａが形成された弁座２２が設けられ、側方に導管継手からなる第１入出口１１が設けられ、また、弁本体２０の下部には、前記弁口２２ａに連なって導管継手からなる第２入出口１２が設けられている。
【００１０】
前記ステータ５０は、ヨーク５１、ボビン５２、ステータコイル５３，５３、及び樹脂モールドカバー５６等で構成され、前記ロータ３０やステータ５０等でステッピングモータが構成され、該ステッピングモータやねじ送り機構等で前記弁口２２ａに対する前記弁体部２４のリフト量（＝弁開度）を調整するための昇降駆動機構が構成される。なお、ステータ５０の下端部には回り止め具４６が設けられるとともに、弁本体２０の側部には前記回り止め具４６を係止するため管状係止具４７が固着されている。
【００１１】
前記ロータ３０には、支持リング３６が一体的に結合されるとともに、この支持リング３６に、前記弁軸２５及びガイドブッシュ２６の外周に配在された下方開口で筒状の弁軸ホルダ３２の上部突部がかしめ固定され、これにより、ロータ３０、支持リング３６及び弁軸ホルダ３２が一体的に連結されている。
【００１２】
前記ねじ送り機構は、弁本体２０に設けられた嵌合穴４２にその下端部２６ａが圧入固定されるとともに、弁軸２５（の下部大径部２５ａ）が摺動自在に内挿された筒状のガイドブッシュ２６の外周に形成された固定ねじ部（雄ねじ部）２８と、前記弁軸ホルダ３２の内周に形成されて前記固定ねじ部２８に螺合せしめられた移動ねじ部（雌ねじ部）３８とから構成されている。
【００１３】
また、前記ガイドブッシュ２６の上部小径部２６ｂが弁軸ホルダ３２の上部に内挿されるとともに、弁軸ホルダ３２の天井部中央（に形成された通し穴）に弁軸２５の上部小径部２５ｂが挿通せしめられている。弁軸２５の上部小径部２５ｂの上端部にはプッシュナット３３が圧入固定されている。
【００１４】
また、前記弁軸２５は、該弁軸２５の上部小径部２５ｂに外挿され、かつ、弁軸ホルダ３２の天井部と弁軸２５における下部大径部２５ａの上端段丘面との間に縮装された圧縮コイルばねからなる閉弁ばね３４によって、常時下方（閉弁方向）に付勢されている。弁軸ホルダ３２の天井部上でプッシュナット３３の外周には、コイルばねからなる復帰ばね３５が設けられている。
【００１５】
前記ガイドブッシュ２６には、前記ロータ３０が所定の閉弁位置まで回転下降せしめられた際、それ以上の回転下降を阻止するための回転下降ストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体（固定ストッパ）２７が固着され、弁軸ホルダ３２には前記ストッパ機構の他方を構成する上ストッパ体（移動ストッパ）３７が固着されている。
【００１６】
なお、前記閉弁ばね３４は、弁体部２４が弁口２２ａに着座する閉弁状態において所要のシール圧を得るため（漏れ防止）、及び、弁体部２４が弁口２２ａに衝接した際の衝撃を緩和するために配備されている。
【００１７】
このような構成とされた電動弁１０’にあっては、ステータコイル５３，５３に第１態様で通電励磁パルスを供給することにより、弁本体２０に固定されたガイドブッシュ２６に対し、ロータ３０及び弁軸ホルダ３２が一方向に回転せしめられ、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２８と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３８とのねじ送りにより、例えば弁軸ホルダ３２が下方に移動して弁体部２４が弁口２２ａに押し付けられて弁口２２ａが閉じられる（全閉状態）。
【００１８】
弁口２２ａが閉じられた時点では、上ストッパ体３７は未だ下ストッパ体２７に衝接しておらず、弁体部２４が弁口２２ａを閉じたままロータ３０及び弁軸ホルダ３２はさらに回転下降する。この場合、弁軸２５（弁体部２４）は下降しないが、弁軸ホルダ３２は下降するため、閉弁ばね３４が所定量圧縮せしめられ、その結果、弁体部２４が弁口２２ａに強く押し付けられるとともに、弁軸ホルダ３２の回転下降により、上ストッパ体３７が下ストッパ体２７に衝接し、その後ステータコイル５３，５３に対するパルス供給が続行されても弁軸ホルダ３２の回転下降は強制的に停止される。
【００１９】
一方、ステータコイル５３，５３に第２態様で通電励磁パルスを供給すると、弁本体２０に固定されたガイドブッシュ２６に対し、ロータ３０及び弁軸ホルダ３２が前記と逆方向に回転せしめられ、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２８と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３８とのねじ送りにより、今度は弁軸ホルダ３２が上方に移動する。この場合、弁軸ホルダ３２の回転上昇開始時点（パルス供給開始時点）では、閉弁ばね３４が前記のように所定量圧縮せしめられているので、閉弁ばね３４が前記所定量分伸長するまでは、前記弁体部２４が弁口２２ａからは離れず閉弁状態（リフト量＝０）のままである。そして、閉弁ばね３４が前記所定量分伸長した後、弁軸ホルダ３２がさらに回転上昇せしめられると、前記弁体部２４が弁口２２ａから離れて弁口２２ａが開かれ、冷媒が弁口２２ａを通過する。この場合、ロータ３０の回転量により弁体部２４のリフト量、言い換えれば、弁口２２ａの実効開口面積（＝弁開度）を任意に細かく調整することができ、ロータ３０の回転量は供給パルス数により制御されるため、冷媒流量を高精度に制御することができる（詳細は、下記特許文献１等を参照）。
【００２０】
したがって、かかる構成の電動弁１０’を前記ヒートポンプ式冷暖房システム１００に逆止弁付き膨張弁に代えて組み込む場合には、冷媒が一方向に流されるとき（冷房運転時）は、圧力損失を可及的に低減すべく最大開度（最大リフト量）とされ、冷媒が他方向に流されるとき（暖房運転時）は、流量制御を行なうべくその開度（リフト量）を所定値以下の特定範囲で細かく制御するようにされる（詳細は下記特許文献２を参照）。
【００２１】
ところで、上記した如くの電動弁１０’を備えたヒートポンプ式冷暖房システム１００では、メンテナンス時において冷媒が室内側へ漏洩すると、システム内の全冷媒が室内に洩れ、酸欠状態になるおそれがあるので、メンテナンス時には、次のような操作を行う。
【００２２】
すなわち、メンテナンス時には、サービスバルブ１２１を閉じ、サービスバルブ１２２を開いたままとし、四方切換弁１０２を冷房運転時と同じ状態（ａ→ｄ、ｂ→ｃ）、電動弁１０’を全閉状態（非通電状態）として、圧縮機１０１を起動し、室内側から冷媒を吸い出して室外側へ吐出させる。これにより、室外側配管内の冷媒圧力が大きくなり、この冷媒圧力（高圧）が電動弁１０’の第２入出口１２から弁軸２５（弁体部２４）に作用し、弁軸２５（弁体部２４）が閉弁ばね３４の付勢力に抗して押し上げられ、冷媒の一部は、電動弁１０’の第２入出口１２→弁口２２ａ→弁室２１→第１入出口１１を通って冷媒回収用タンク１２０に回収される（このとき電動弁１０’は逃がし弁のように働く）。略全冷媒がタンク１２０を含む室外側（サービスバルブ１２２と１２１との間）に集められたら、サービスバルブ１２２を閉じ、圧縮機１０１を停止し、所要のメンテナンス作業を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２０１０−２４９２４６号公報
【特許文献２】特開２００９−１４０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
上記した如くにして、メンテナンス時にタンク１２０に冷媒を回収した後において、外気温度が上昇すると、タンク１２０内の冷媒圧力が増大する。この場合、タンク１２０の出口側は、サービスバルブ１２１と電動弁１０’により閉塞されているため、タンク１２０内の冷媒圧力が増大すると、冷媒が外部に漏出する等の不具合が発生するおそれがある。これを避けるには、例えば、電動弁１０’をパイパスする流路を設け、該流路に所定圧以上で開く逃がし弁（リリーフ弁）を介装する方策が考えられるが、かかる方策では、配管や継手類などの部品の点数が増大するとともに、配管接続作業にも多大な手間と時間がかかり、システムのコストアップを招くとともに、その逃がし弁を含む電動弁の占有スペースが増大し、実質的に電動弁の大型化を招くことになる。
【００２５】
また、上記図示例とは逆に電動弁１０’の第２入出口１２をタンク１２０に接続し、第１入出口１１をディストリビュータ１０８に接続すれば、タンク１２０内の冷媒圧力が高くなったとき、電動弁１０’を自動的に開かせてタンク１２０内の冷媒（圧力）を室外側に逃がすことが可能となるが、このようにすると、冷媒回収時及び冷房運転時とは逆流れの暖房運転時において細やかな流量制御を行うことが難しくなる（低圧力で開弁してしまうため）。
【００２６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、大きなコストアップや大型化を招くことなく、閉弁状態において弁室内の流体が所定圧以上となった場合に、当該バルブ装置を含むシステムに破損等が生じないように防護すべく、該弁室から流体を自動的に逃がすことのできる電動弁や電磁弁等のバルブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記の目的を達成すべく、本発明に係るバルブ装置は、基本的には、第１入出口、弁室、及び第２入出口が設けられた弁本体と、該弁本体における前記弁室と第２入出口との間に配在された主弁口を有する主弁座部材と、前記弁室から前記主弁口を介して前記第２入出口へ流れる流量を調整すべく前記弁室内に配在された弁体部を有する弁軸と、前記流量調整を行うべく前記弁体部を昇降させる昇降駆動機構とを備え、前記主弁座部材は軸方向に移動可能とされるとともに、前記弁室に前記主弁座部材が接離する逃がし弁口を有する逃がし弁座が設けられ、該逃がし弁座と、前記主弁座部材と、該主弁座部材を前記逃がし弁口を閉じる方向に付勢するばね部材とで、前記主弁口が前記弁体部により閉じられている全閉状態で、前記弁室内の流体圧力が所定圧以上となった場合に、前記弁室内の圧力を前記第２入出口へ自動的に逃がす逃がし弁が構成される。
【００２８】
好ましい態様では、前記主弁座部材に逆止弁口が形成されるとともに、前記弁室内に前記逆止弁口を開閉可能なフロート型の逆止弁体が軸方向に移動可能に配在され、前記主弁座部材に形成された逆止弁口と前記逆止弁体とで、前記第１入出口から第２入出口への流れは阻止するが前記第２入出口から第１入出口への流れは許容する逆止弁が構成される。
【００２９】
この場合、好ましい態様では、前記弁室に前記逆止弁体の軸方向位置を規制するストッパが設けられ、前記弁室内の流体圧力が所定圧以上となった場合に、前記主弁座部材が前記逆止弁体から離れて前記逆止弁口が開かれるようにされる。
【００３０】
他の好ましい態様では、前記主弁口が前記逆止弁体に設けられ、前記逆止弁体の動作が前記弁体部の位置に依存するようにされる。
【００３１】
前記昇降駆動機構は、好ましくは、前記弁体部のリフト量を制御するためのロータ及びステータ等からなるステッピングモータと、前記ロータの回転を前記弁軸の昇降運動に変換するねじ送り機構とを備える。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係るバルブ装置では、逃がし弁座と、主弁座部材と、該主弁座部材を逃がし弁口を閉じる方向に付勢するばね部材とで逃がし弁が構成されているので、弁口が弁体部により閉じられている全閉状態で、弁室の圧力が所定圧以上となったときは、上記逃がし弁が開き、第１入出口からの流体を第２入出口へ逃がすことができ、大型化を招くことなく、逃がし弁の機能を低コストで付加することができる。
【００３３】
また、逃がし弁は弁本体内に設けられるので、当該バルブ装置をパイパスするように逃がし弁を設ける場合等に比して、逃がし弁を含む電動弁の大きさ（占有スペース）を小さくすることができるとともに、追加の配管部品や配管接続作業が不要となり、システムのコストを抑えることができる。
【００３４】
さらに、前述した図１１に示されるヒートポンプ式冷暖房システムにおいて、従来の電動弁に代えて用いることにより、メンテナンス時にタンクに冷媒を回収した後において、外気温度が上昇して、タンク内の冷媒圧力が増大しても、タンク内の冷媒圧力を電動弁内の逃がし弁で自動的に逃がすことができ、冷媒が外部に漏出する等の不具合の発生を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るバルブ装置（電動弁）の第１実施例を示す主要部断面図。
【図２】第１実施例の電動弁において弁室の圧力が所定圧より高い状態を示す主要部断面図。
【図３】第２実施例の電動弁の全閉状態を示す主要部断面図。
【図４】第２実施例の電動弁の第１流れ方向全開状態を示す主要部断面図。
【図５】第２実施例の電動弁の第２流れ方向全開状態を示す主要部断面図。
【図６】第２実施例の電動弁において弁室の圧力が所定圧より高い状態を示す主要部断面図。
【図７】第３実施例の電動弁の全閉状態を示す主要部断面図。
【図８】第３実施例の電動弁において弁室の圧力が所定圧より高い状態を示す主要部断面図。
【図９】第４実施例の電動弁の全閉状態を示す主要部断面図。
【図１０】従来の電動弁の一例を示す縦断面図。
【図１１】ヒートポンプ式冷暖房システムの一例を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るバルブ装置の第１実施例を示す主要部断面図である。図示実施例のバルブ装置（電動弁１０Ａ）は、図１１に示されるヒートポンプ式冷暖房システム１００において従来例の電動弁１０’に代えて用いられるもので、その基本構成は、前述した図１０に示される従来例の電動弁１０’と略同じであるので、ここでは、図１０に示される従来例の電動弁１０’の各部に対応する部分には同一の符号を付して重複説明を省略し、以下は、主要部（特徴部分）を中心に説明する。
【００３７】
図示第１実施例の電動弁１０Ａは、第１入出口１１、弁室２１、及び流通口１２ａを有する第２入出口１２が設けられた弁本体２０と、この弁本体２０における弁室２１と第２入出口１２との間に配在された主弁口６３を有する主弁座部材６２と、弁室２１から主弁口６３を介して第２流出口１２へ流れる流量を調整すべく弁室２１内に配在された弁体部２４を有する弁軸２５と、を備える。
【００３８】
前記主弁座部材６２は、概略鍔状部付き円筒状とされ、弁室２１の下方に設けられた下部室６１内を軸方向（上下方向）に摺動可能に配在されている。
【００３９】
弁室２１の下部には、主弁座部材６２の円錐状外周面部６２ａが接離する逃がし弁口６６を有するリング状の逃がし弁座６５が圧入等により固着されている。
【００４０】
ここでは、前記逃がし弁座６５と、主弁座部材６２と、この主弁座部材６２を逃がし弁口６６を閉じる方向（上向き）に付勢する圧縮コイルばね６７とで逃がし弁６０が構成されている。
【００４１】
かかる逃がし弁６０では、図１に示される如くに、主弁口６３が弁体部２４により閉じられている全閉状態で、弁室２１内の流体（冷媒）圧力が所定圧以上となると、図２に示される如くに、それを構成する主弁座部材６２が弁室２１内の圧力によって圧縮コイルばね６７の付勢力に抗して押し下げられる（逃がし弁６０では、主弁座部材６２が弁体のように動作する）。
【００４２】
これにより、図２（Ｂ）に拡大図示されているように、弁室２１内の高圧は、主弁座部材６２の円錐状外周面部６２ａと逃がし弁座６５（逃がし弁口６６）との間に形成される隙間や下部室６１壁面と主弁座部材６２の鍔状部外周面との摺動面隙間を通って第２入出口１２へ自動的に逃がされるとともに、弁体部２４と主弁口６３との間に形成される隙間も通って第２入出口１２へ自動的に逃がされる。
【００４３】
このように、本実施例の電動弁１０Ａでは、逃がし弁座６５と、主弁座部材６２と、コイルばね６７とで逃がし弁６０が構成されているので、主弁口６３が弁体部２４により閉じられている全閉状態で、弁室２１の圧力が所定圧以上となったときは、上記逃がし弁６０が開き、第１入出口１１からの流体を第２入出口１２へ逃がすことができ、大型化を招くことなく、逃がし弁の機能を低コストで付加することができる。
【００４４】
また、逃がし弁６０は弁本体２０内に設けられるので、当該電動弁１０Ａをパイパスするように逃がし弁を設ける場合等に比して、逃がし弁を含む電動弁の大きさ（占有スペース）を小さくすることができるとともに、追加の配管部品や配管接続作業が不要となり、システムのコストを抑えることができる。
【００４５】
さらに、前述した図１１に示されるヒートポンプ式冷暖房システム１００において、従来の電動弁１０’に代えて用いることにより、メンテナンス時にタンク１２０に冷媒を回収した後において、外気温度が上昇して、タンク１２０内の冷媒圧力が増大しても、タンク１２０内の冷媒圧力を電動弁１０Ａ内の逃がし弁６０で自動的に逃がすことができ、冷媒が外部に漏出する等の不具合の発生を未然に防ぐことができる。
【００４６】
次に、第２実施例の電動弁１０Ｂを、図３（全閉状態）、図４（第１流れ方向全開状態）、図５（第２流れ方向全開状態）、及び図６（弁室の圧力が所定圧より高い状態）を参照しながら説明する。図３〜図６において、図１及び図２と同一の符号は、同一又は同等部分を示している。本第２実施例の電動弁１０Ｂでは、第１実施例における逃がし弁６０の機能に加えて、逆止弁の機能が付加されている。
【００４７】
すなわち、前記主弁座部材６２に、複数個の逆止弁口７２、７２、・・・が同一円周上に形成されるとともに、弁室２１内に逆止弁口７２、７２、・・・を開閉可能なフロート型の逆止弁体７５が軸方向に摺動自在に配在されている。
【００４８】
逆止弁体７５は、弁室２１壁面に摺接する上部大径部７５ａと下部小径部７５ｂとを有し、その中央には弁軸２５が緩く挿通せしめられる縦貫穴７５ｃが形成され、下部小径部７５ｂには縦貫穴７５ｃと弁室２１とを連通するように複数個の横穴７５ｄが放射状に形成されている。第１入出口１１から弁室２１に流入した流体は、横穴７５ｄや縦貫穴７５ｃを介して弁室天井部２１ｄと逆止弁体７５上面との間に形成される背圧室７３に導かれる。
【００４９】
ここで、流体が第１入出口１１から第２入出口１２へ流される第１流れ方向のときは、逆止弁体７５は主弁座部材６２に押し付けられて逆止弁口７２、７２、・・・を閉じる（図３、図４）。
【００５０】
それに対し、流体が第２入出口１２から第１入出口１１へ流される第２流れ方向のときは、逆止弁体７５は主弁座部材６２から離れ、弁室天井部２１ｄに接当するまで浮き上がって逆止弁口７２、７２、・・・を開く（図５）。なお、図５においては、弁軸２５は最下降位置であるが、上昇位置にあっても、第２流れ方向のときは逆止弁体７５は上昇することができる。
【００５１】
したがって、主弁座部材６２に形成された逆止弁口７２と逆止弁体７５とで、第１入出口１１から第２入出口１２への流れは阻止するが第２入出口１２から第１入出口１１への流れは許容する逆止弁７０が構成されている。
【００５２】
なお、本実施例の電動弁１０Ｂでは、弁本体２０内に逃がし弁座６５’が一体に設けられ、弁本体２０の下端部には管継手やばね受け等を兼ねる蓋状部材２０Ｃが螺合せしめられている。
【００５３】
かかる構成の電動弁１０Ｂにおいても、図３に示される如くに、主弁口６３が弁体部２４により閉じられている全閉状態で、弁室２１内の流体（冷媒）圧力が所定圧以上となると、図６に示される如くに、それを構成する主弁座部材６２が弁室２１内の圧力によって圧縮コイルばね６７の付勢力に抗して押し下げられる。この場合、逆止弁体７５は主弁座部材６２と一体的に押し下げられるので逆止弁口７２は閉じたままである。
【００５４】
これにより、図６（Ｂ）に拡大図示されているように、弁室２１内の高圧は、主弁座部材６２の円錐状外周面部６２ａと逃がし弁座６５（逃がし弁口６６）との間に形成される隙間や下部室６１壁面と主弁座部材６２の鍔状部外周面との摺動面隙間を通って第２入出口１２へ自動的に逃がされるとともに、弁体部２４と主弁口６３との間に形成される隙間も通って第２入出口１２へ自動的に逃がされる。
【００５５】
このように、本第２実施例の電動弁１０Ｂにおいても、第１実施例と同様な作用効果が得られることに加えて、逆止弁７０の機能を備えているので、省エネ効率の向上、圧力損失の低減化等を一層図ることができる。
【００５６】
図７、図８は、第３実施例の電動弁１０Ｃを示している。図７及び図８において、図１〜図６と同一の符号は、同一又は同等部分を示している。この電動弁１０Ｃでは、逆止弁体７５の軸方向位置（下降位置）を規制すべく、例えば、弁室２１の内壁面部に環状溝７８が形成されるとともに、該環状溝７８にＣ形止め輪等からなるストッパ７９が装着されている。
【００５７】
このような構成の電動弁１０Ｃでは、図８に示される如くに、弁室２１内の流体圧力が所定圧以上となった場合に、第１、第２実施例と同様に、主弁座部材６２が弁室２１内の圧力によって圧縮コイルばね６７の付勢力に抗して押し下げられるが、逆止弁体７５がストッパ７９に係止されるため、主弁座部材６２が逆止弁体７５から離れ、逆止弁口７２も開かれる。そのため、弁室２１内の高圧は、主弁座部材６２の円錐状外周面部６２ａと逃がし弁座６５’（逃がし弁口６６）との間に形成される隙間や下部室６１壁面と主弁座部材６２の鍔状部外周面との摺動面隙間、弁体部２４と主弁口６３との間に形成される隙間に加えて、逆止弁口７２からも第２入出口１２へ逃がされることになる。
【００５８】
図９は、第４実施例の電動弁１０Ｄを示している。この電動弁１０Ｄでは、主弁口６３が逆止弁体７５’に設けられ、逆止弁体７５’の動作が弁体部２４の位置に依存するようにされている。
【００５９】
上記第３、第４実施例の電動弁１０Ｃ、１０Ｄにおいても、第１、第２実施例と略同様な作用効果が得られる。
【００６０】
なお、上記実施例では、本発明に係る電動弁をヒートポンプ式冷暖房システムに組み込んだ場合を例示したが、本発明に係る電動弁の用途は、ヒートポンプ式冷暖房システムに限られないことは勿論である。
【００６１】
また、上記の各実施例は、本発明のバルブ装置を電動弁に適用した事例を示したものであるが、本発明は、これのみに限定されることはなく、電磁弁等のバルブ装置にも適用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 電動弁
１１ 第１入出口
１２ 第２入出口
２０ 弁本体
２１ 弁室
２４ 弁体部
２５ 弁軸
３０ ロータ
４０ キャン
５０ ステータ
６０ 逃がし弁
６２ 主弁座部材
６３ 弁口
６５ 逃がし弁座
６７ 圧縮コイルばね
７０ 逆止弁
７２ 逆止弁口
７５ 逆止弁体
７９ ストッパ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式冷暖房システム等に組み込まれて使用されるバルブ装置に係り、特に、閉弁状態において弁室内の流体が高圧となった場合に、該流体を逃がすことのできる逃がし弁の機能を備えた電動弁や電磁弁等のバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ヒートポンプ式冷暖房システムとして、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、四方切換弁等の他、省エネ効率等を向上させるため、通常は一つでよい膨張弁を二つ備え、さらに、圧力損失を可及的に低減するため、それら二つの膨張弁にそれぞれ並列に逆止弁を組み込んだもの（逆止弁付き膨張弁としたもの）が知られている（例えば、下記特許文献１の図６を参照）。
【０００３】
また、最近では、その二つの逆止弁付き膨張弁のうちの少なくとも一方を電子制御式電動弁に置き換えることが考えられている（下記特許文献２を参照）。
【０００４】
かかる逆止弁付き膨張弁として働く電子制御式電動弁を備えたヒートポンプ式冷暖房システムの一例を図１１に示す。図示例のヒートポンプ式冷暖房システム１００は、圧縮機１０１、四方切換弁１０２、室外熱交換器１０３、室内熱交換器１０４の他、上記二つの逆止弁付き膨張弁の一方である逆止弁１０６Ｂ付き膨張弁１０６、上記二つの逆止弁付き膨張弁の他方として働く電子制御式電動弁１０’、ディストリビュータ１０８、冷媒回収用タンク１２０、メンテナンス用のサービスバルブ（手動操作）１２１、１２２を備えている。
【０００５】
詳細には、二つのサービスバルブ１２１、１２２（通常は全開状態）より右側の室外側（室外熱交換器１０３側）に電動弁１０’及び冷媒回収用タンク１２０が配置され、二つのサービスバルブ１２１、１２２より左側の室内側（室内熱交換器１０４側）に逆止弁１０６Ｂ付き膨張弁１０６配置されている。逆止弁付き膨張弁１０６の膨張弁１０６Ａとしては感温式（機械式）のものが用いられており、この膨張弁１０６Ａに並列に逆止弁１０６Ｂが配置されている。
【０００６】
この冷暖房システム１００においては、冷房運転時には、圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、図の実線矢印で示される如くに、四方切換弁１０２（のポートａ→ｄ）を介して室外熱交換器１０３に導入され、ここで外気と熱交換して凝縮し、この凝縮した冷媒がディストリビュータ１０８、電動弁１０’（このときは最大開度）、及びサービスバルブ１２１を介して膨張弁１０６に流入し、ここで断熱膨張した後、室内熱交換機１０４に流入し、室内熱交換機１０４にて室内空気と熱交換して蒸発し、室内を冷房する。室内熱交換機１０４を出た冷媒は、サービスバルブ１２２及び四方切換弁１０２（のポートｂ→ｃ）を介して圧縮機１０１に吸入される。
【０００７】
それに対し、暖房運転時には、圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、図の破線矢印で示される如くに、四方切換弁１０２（のポートａ→ｂ）、サービスバルブ１２２を介して室内熱交換器１０４に導入され、ここで室内空気と熱交換して凝縮し、室内を暖房した後、逆止弁１０６Ｂを通って（膨張弁１０６Ａをバイパスして）、電動弁１０（このときは冷媒温度に応じて開度調整）に流入し、ここで減圧された後、ディストリビュータ１０８を介して室外熱交換器１０３に導入され、ここで蒸発した後、四方切換弁１０２（のポートｄ→ｃ）を介して圧縮機１０１に吸入される。
【０００８】
次に、上記した如くの冷暖房システム１００に用いられる電子制御式電動弁１０’の一例を図１０を参照しながら説明する。図示例の電動弁１０’は、下部大径部２５ａと上部小径部２５ｂを有し、前記下部大径部２５ａの下端部に特定形状（それぞれ所定の中心角を持つ二段の逆円錐台状）の弁体部２４が一体に設けられた弁軸２５と、弁室２１を有する弁本体２０と、この弁本体２０にその下端部が密封接合されたキャン４０と、このキャン４０の内周に所定の間隙αをあけて配在されたロータ３０と、このロータ３０を回転駆動すべく前記キャン４０に外嵌されたステータ５０と、前記ロータ３０と前記弁体部２４との間に配在され、前記ロータ３０の回転を利用して前記弁体部２４を前記弁口２２ａに接離させるねじ送り機構とを備え、弁体部２４のリフト量を変化させることにより冷媒の通過流量を調整するようになっている。
【０００９】
前記弁本体２０の弁室２１には、前記弁体部２４が接離する弁口（オリフィス）２２ａが形成された弁座２２が設けられ、側方に導管継手からなる第１入出口１１が設けられ、また、弁本体２０の下部には、前記弁口２２ａに連なって導管継手からなる第２入出口１２が設けられている。
【００１０】
前記ステータ５０は、ヨーク５１、ボビン５２、ステータコイル５３，５３、及び樹脂モールドカバー５６等で構成され、前記ロータ３０やステータ５０等でステッピングモータが構成され、該ステッピングモータやねじ送り機構等で前記弁口２２ａに対する前記弁体部２４のリフト量（＝弁開度）を調整するための昇降駆動機構が構成される。なお、ステータ５０の下端部には回り止め具４６が設けられるとともに、弁本体２０の側部には前記回り止め具４６を係止するため管状係止具４７が固着されている。
【００１１】
前記ロータ３０には、支持リング３６が一体的に結合されるとともに、この支持リング３６に、前記弁軸２５及びガイドブッシュ２６の外周に配在された下方開口で筒状の弁軸ホルダ３２の上部突部がかしめ固定され、これにより、ロータ３０、支持リング３６及び弁軸ホルダ３２が一体的に連結されている。
【００１２】
前記ねじ送り機構は、弁本体２０に設けられた嵌合穴４２にその下端部２６ａが圧入固定されるとともに、弁軸２５（の下部大径部２５ａ）が摺動自在に内挿された筒状のガイドブッシュ２６の外周に形成された固定ねじ部（雄ねじ部）２８と、前記弁軸ホルダ３２の内周に形成されて前記固定ねじ部２８に螺合せしめられた移動ねじ部（雌ねじ部）３８とから構成されている。
【００１３】
また、前記ガイドブッシュ２６の上部小径部２６ｂが弁軸ホルダ３２の上部に内挿されるとともに、弁軸ホルダ３２の天井部中央（に形成された通し穴）に弁軸２５の上部小径部２５ｂが挿通せしめられている。弁軸２５の上部小径部２５ｂの上端部にはプッシュナット３３が圧入固定されている。
【００１４】
また、前記弁軸２５は、該弁軸２５の上部小径部２５ｂに外挿され、かつ、弁軸ホルダ３２の天井部と弁軸２５における下部大径部２５ａの上端段丘面との間に縮装された圧縮コイルばねからなる閉弁ばね３４によって、常時下方（閉弁方向）に付勢されている。弁軸ホルダ３２の天井部上でプッシュナット３３の外周には、コイルばねからなる復帰ばね３５が設けられている。
【００１５】
前記ガイドブッシュ２６には、前記ロータ３０が所定の閉弁位置まで回転下降せしめられた際、それ以上の回転下降を阻止するための回転下降ストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体（固定ストッパ）２７が固着され、弁軸ホルダ３２には前記ストッパ機構の他方を構成する上ストッパ体（移動ストッパ）３７が固着されている。
【００１６】
なお、前記閉弁ばね３４は、弁体部２４が弁口２２ａに着座する閉弁状態において所要のシール圧を得るため（漏れ防止）、及び、弁体部２４が弁口２２ａに衝接した際の衝撃を緩和するために配備されている。
【００１７】
このような構成とされた電動弁１０’にあっては、ステータコイル５３，５３に第１態様で通電励磁パルスを供給することにより、弁本体２０に固定されたガイドブッシュ２６に対し、ロータ３０及び弁軸ホルダ３２が一方向に回転せしめられ、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２８と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３８とのねじ送りにより、例えば弁軸ホルダ３２が下方に移動して弁体部２４が弁口２２ａに押し付けられて弁口２２ａが閉じられる（全閉状態）。
【００１８】
弁口２２ａが閉じられた時点では、上ストッパ体３７は未だ下ストッパ体２７に衝接しておらず、弁体部２４が弁口２２ａを閉じたままロータ３０及び弁軸ホルダ３２はさらに回転下降する。この場合、弁軸２５（弁体部２４）は下降しないが、弁軸ホルダ３２は下降するため、閉弁ばね３４が所定量圧縮せしめられ、その結果、弁体部２４が弁口２２ａに強く押し付けられるとともに、弁軸ホルダ３２の回転下降により、上ストッパ体３７が下ストッパ体２７に衝接し、その後ステータコイル５３，５３に対するパルス供給が続行されても弁軸ホルダ３２の回転下降は強制的に停止される。
【００１９】
一方、ステータコイル５３，５３に第２態様で通電励磁パルスを供給すると、弁本体２０に固定されたガイドブッシュ２６に対し、ロータ３０及び弁軸ホルダ３２が前記と逆方向に回転せしめられ、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２８と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３８とのねじ送りにより、今度は弁軸ホルダ３２が上方に移動する。この場合、弁軸ホルダ３２の回転上昇開始時点（パルス供給開始時点）では、閉弁ばね３４が前記のように所定量圧縮せしめられているので、閉弁ばね３４が前記所定量分伸長するまでは、前記弁体部２４が弁口２２ａからは離れず閉弁状態（リフト量＝０）のままである。そして、閉弁ばね３４が前記所定量分伸長した後、弁軸ホルダ３２がさらに回転上昇せしめられると、前記弁体部２４が弁口２２ａから離れて弁口２２ａが開かれ、冷媒が弁口２２ａを通過する。この場合、ロータ３０の回転量により弁体部２４のリフト量、言い換えれば、弁口２２ａの実効開口面積（＝弁開度）を任意に細かく調整することができ、ロータ３０の回転量は供給パルス数により制御されるため、冷媒流量を高精度に制御することができる（詳細は、下記特許文献１等を参照）。
【００２０】
したがって、かかる構成の電動弁１０’を前記ヒートポンプ式冷暖房システム１００に逆止弁付き膨張弁に代えて組み込む場合には、冷媒が一方向に流されるとき（冷房運転時）は、圧力損失を可及的に低減すべく最大開度（最大リフト量）とされ、冷媒が他方向に流されるとき（暖房運転時）は、流量制御を行なうべくその開度（リフト量）を所定値以下の特定範囲で細かく制御するようにされる（詳細は下記特許文献２を参照）。
【００２１】
ところで、上記した如くの電動弁１０’を備えたヒートポンプ式冷暖房システム１００では、メンテナンス時において冷媒が室内側へ漏洩すると、システム内の全冷媒が室内に洩れ、酸欠状態になるおそれがあるので、メンテナンス時には、次のような操作を行う。
【００２２】
すなわち、メンテナンス時には、サービスバルブ１２１を閉じ、サービスバルブ１２２を開いたままとし、四方切換弁１０２を冷房運転時と同じ状態（ａ→ｄ、ｂ→ｃ）、電動弁１０’を全閉状態（非通電状態）として、圧縮機１０１を起動し、室内側から冷媒を吸い出して室外側へ吐出させる。これにより、室外側配管内の冷媒圧力が大きくなり、この冷媒圧力（高圧）が電動弁１０’の第２入出口１２から弁軸２５（弁体部２４）に作用し、弁軸２５（弁体部２４）が閉弁ばね３４の付勢力に抗して押し上げられ、冷媒の一部は、電動弁１０’の第２入出口１２→弁口２２ａ→弁室２１→第１入出口１１を通って冷媒回収用タンク１２０に回収される（このとき電動弁１０’は逃がし弁のように働く）。略全冷媒がタンク１２０を含む室外側（サービスバルブ１２２と１２１との間）に集められたら、サービスバルブ１２２を閉じ、圧縮機１０１を停止し、所要のメンテナンス作業を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２０１０−２４９２４６号公報
【特許文献２】特開２００９−１４０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
上記した如くにして、メンテナンス時にタンク１２０に冷媒を回収した後において、外気温度が上昇すると、タンク１２０内の冷媒圧力が増大する。この場合、タンク１２０の出口側は、サービスバルブ１２１と電動弁１０’により閉塞されているため、タンク１２０内の冷媒圧力が増大すると、冷媒が外部に漏出する等の不具合が発生するおそれがある。これを避けるには、例えば、電動弁１０’をパイパスする流路を設け、該流路に所定圧以上で開く逃がし弁（リリーフ弁）を介装する方策が考えられるが、かかる方策では、配管や継手類などの部品の点数が増大するとともに、配管接続作業にも多大な手間と時間がかかり、システムのコストアップを招くとともに、その逃がし弁を含む電動弁の占有スペースが増大し、実質的に電動弁の大型化を招くことになる。
【００２５】
また、上記図示例とは逆に電動弁１０’の第２入出口１２をタンク１２０に接続し、第１入出口１１をディストリビュータ１０８に接続すれば、タンク１２０内の冷媒圧力が高くなったとき、電動弁１０’を自動的に開かせてタンク１２０内の冷媒（圧力）を室外側に逃がすことが可能となるが、このようにすると、冷媒回収時及び冷房運転時とは逆流れの暖房運転時において細やかな流量制御を行うことが難しくなる（低圧力で開弁してしまうため）。
【００２６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、大きなコストアップや大型化を招くことなく、閉弁状態において弁室内の流体が所定圧以上となった場合に、当該バルブ装置を含むシステムに破損等が生じないように防護すべく、該弁室から流体を自動的に逃がすことのできる電動弁や電磁弁等のバルブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記の目的を達成すべく、本発明に係るバルブ装置は、基本的には、第１入出口、弁室、及び第２入出口が設けられた弁本体と、該弁本体における前記弁室と第２入出口との間に配在された主弁口を有する主弁座部材と、前記弁室から前記主弁口を介して前記第２入出口へ流れる流量を調整すべく前記弁室内に配在された弁体部を有する弁軸と、前記流量調整を行うべく前記弁体部を昇降させる昇降駆動機構とを備え、前記主弁座部材は軸方向に移動可能とされるとともに、前記弁室に前記主弁座部材が接離する逃がし弁口を有する逃がし弁座が設けられ、該逃がし弁座と、前記主弁座部材と、該主弁座部材を前記逃がし弁口を閉じる方向に付勢するばね部材とで、前記主弁口が前記弁体部により閉じられている全閉状態で、前記弁室内の流体圧力が所定圧以上となった場合に、前記弁室内の圧力を前記第２入出口へ自動的に逃がす逃がし弁が構成される。
【００２８】
好ましい態様では、前記主弁座部材に逆止弁口が形成されるとともに、前記弁室内に前記逆止弁口を開閉可能なフロート型の逆止弁体が軸方向に移動可能に配在され、前記主弁座部材に形成された逆止弁口と前記逆止弁体とで、前記第１入出口から第２入出口への流れは阻止するが前記第２入出口から第１入出口への流れは許容する逆止弁が構成される。
【００２９】
この場合、好ましい態様では、前記弁室に前記逆止弁体の軸方向位置を規制するストッパが設けられ、前記弁室内の流体圧力が所定圧以上となった場合に、前記主弁座部材が前記逆止弁体から離れて前記逆止弁口が開かれるようにされる。
【００３０】
他の好ましい態様では、前記主弁口が前記逆止弁体に設けられ、前記逆止弁体の動作が前記弁体部の位置に依存するようにされる。
【００３１】
前記昇降駆動機構は、好ましくは、前記弁体部のリフト量を制御するためのロータ及びステータ等からなるステッピングモータと、前記ロータの回転を前記弁軸の昇降運動に変換するねじ送り機構とを備える。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係るバルブ装置では、逃がし弁座と、主弁座部材と、該主弁座部材を逃がし弁口を閉じる方向に付勢するばね部材とで逃がし弁が構成されているので、弁口が弁体部により閉じられている全閉状態で、弁室の圧力が所定圧以上となったときは、上記逃がし弁が開き、第１入出口からの流体を第２入出口へ逃がすことができ、大型化を招くことなく、逃がし弁の機能を低コストで付加することができる。
【００３３】
また、逃がし弁は弁本体内に設けられるので、当該バルブ装置をパイパスするように逃がし弁を設ける場合等に比して、逃がし弁を含む電動弁の大きさ（占有スペース）を小さくすることができるとともに、追加の配管部品や配管接続作業が不要となり、システムのコストを抑えることができる。
【００３４】
さらに、前述した図１１に示されるヒートポンプ式冷暖房システムにおいて、従来の電動弁に代えて用いることにより、メンテナンス時にタンクに冷媒を回収した後において、外気温度が上昇して、タンク内の冷媒圧力が増大しても、タンク内の冷媒圧力を電動弁内の逃がし弁で自動的に逃がすことができ、冷媒が外部に漏出する等の不具合の発生を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るバルブ装置（電動弁）の第１実施例を示す主要部断面図。
【図２】第１実施例の電動弁において弁室の圧力が所定圧より高い状態を示す主要部断面図。
【図３】第２実施例の電動弁の全閉状態を示す主要部断面図。
【図４】第２実施例の電動弁の第１流れ方向全開状態を示す主要部断面図。
【図５】第２実施例の電動弁の第２流れ方向全開状態を示す主要部断面図。
【図６】第２実施例の電動弁において弁室の圧力が所定圧より高い状態を示す主要部断面図。
【図７】第３実施例の電動弁の全閉状態を示す主要部断面図。
【図８】第３実施例の電動弁において弁室の圧力が所定圧より高い状態を示す主要部断面図。
【図９】第４実施例の電動弁の全閉状態を示す主要部断面図。
【図１０】従来の電動弁の一例を示す縦断面図。
【図１１】ヒートポンプ式冷暖房システムの一例を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るバルブ装置の第１実施例を示す主要部断面図である。図示実施例のバルブ装置（電動弁１０Ａ）は、図１１に示されるヒートポンプ式冷暖房システム１００において従来例の電動弁１０’に代えて用いられるもので、その基本構成は、前述した図１０に示される従来例の電動弁１０’と略同じであるので、ここでは、図１０に示される従来例の電動弁１０’の各部に対応する部分には同一の符号を付して重複説明を省略し、以下は、主要部（特徴部分）を中心に説明する。
【００３７】
図示第１実施例の電動弁１０Ａは、第１入出口１１、弁室２１、及び流通口１２ａを有する第２入出口１２が設けられた弁本体２０と、この弁本体２０における弁室２１と第２入出口１２との間に配在された主弁口６３を有する主弁座部材６２と、弁室２１から主弁口６３を介して第２流出口１２へ流れる流量を調整すべく弁室２１内に配在された弁体部２４を有する弁軸２５と、を備える。
【００３８】
前記主弁座部材６２は、概略鍔状部付き円筒状とされ、弁室２１の下方に設けられた下部室６１内を軸方向（上下方向）に摺動可能に配在されている。
【００３９】
弁室２１の下部には、主弁座部材６２の円錐状外周面部６２ａが接離する逃がし弁口６６を有するリング状の逃がし弁座６５が圧入等により固着されている。
【００４０】
ここでは、前記逃がし弁座６５と、主弁座部材６２と、この主弁座部材６２を逃がし弁口６６を閉じる方向（上向き）に付勢する圧縮コイルばね６７とで逃がし弁６０が構成されている。
【００４１】
かかる逃がし弁６０では、図１に示される如くに、主弁口６３が弁体部２４により閉じられている全閉状態で、弁室２１内の流体（冷媒）圧力が所定圧以上となると、図２に示される如くに、それを構成する主弁座部材６２が弁室２１内の圧力によって圧縮コイルばね６７の付勢力に抗して押し下げられる（逃がし弁６０では、主弁座部材６２が弁体のように動作する）。
【００４２】
これにより、図２（Ｂ）に拡大図示されているように、弁室２１内の高圧は、主弁座部材６２の円錐状外周面部６２ａと逃がし弁座６５（逃がし弁口６６）との間に形成される隙間や下部室６１壁面と主弁座部材６２の鍔状部外周面との摺動面隙間を通って第２入出口１２へ自動的に逃がされるとともに、弁体部２４と主弁口６３との間に形成される隙間も通って第２入出口１２へ自動的に逃がされる。
【００４３】
このように、本実施例の電動弁１０Ａでは、逃がし弁座６５と、主弁座部材６２と、コイルばね６７とで逃がし弁６０が構成されているので、主弁口６３が弁体部２４により閉じられている全閉状態で、弁室２１の圧力が所定圧以上となったときは、上記逃がし弁６０が開き、第１入出口１１からの流体を第２入出口１２へ逃がすことができ、大型化を招くことなく、逃がし弁の機能を低コストで付加することができる。
【００４４】
また、逃がし弁６０は弁本体２０内に設けられるので、当該電動弁１０Ａをパイパスするように逃がし弁を設ける場合等に比して、逃がし弁を含む電動弁の大きさ（占有スペース）を小さくすることができるとともに、追加の配管部品や配管接続作業が不要となり、システムのコストを抑えることができる。
【００４５】
さらに、前述した図１１に示されるヒートポンプ式冷暖房システム１００において、従来の電動弁１０’に代えて用いることにより、メンテナンス時にタンク１２０に冷媒を回収した後において、外気温度が上昇して、タンク１２０内の冷媒圧力が増大しても、タンク１２０内の冷媒圧力を電動弁１０Ａ内の逃がし弁６０で自動的に逃がすことができ、冷媒が外部に漏出する等の不具合の発生を未然に防ぐことができる。
【００４６】
次に、第２実施例の電動弁１０Ｂを、図３（全閉状態）、図４（第１流れ方向全開状態）、図５（第２流れ方向全開状態）、及び図６（弁室の圧力が所定圧より高い状態）を参照しながら説明する。図３〜図６において、図１及び図２と同一の符号は、同一又は同等部分を示している。本第２実施例の電動弁１０Ｂでは、第１実施例における逃がし弁６０の機能に加えて、逆止弁の機能が付加されている。
【００４７】
すなわち、前記主弁座部材６２に、複数個の逆止弁口７２、７２、・・・が同一円周上に形成されるとともに、弁室２１内に逆止弁口７２、７２、・・・を開閉可能なフロート型の逆止弁体７５が軸方向に摺動自在に配在されている。
【００４８】
逆止弁体７５は、弁室２１壁面に摺接する上部大径部７５ａと下部小径部７５ｂとを有し、その中央には弁軸２５が緩く挿通せしめられる縦貫穴７５ｃが形成され、下部小径部７５ｂには縦貫穴７５ｃと弁室２１とを連通するように複数個の横穴７５ｄが放射状に形成されている。第１入出口１１から弁室２１に流入した流体は、横穴７５ｄや縦貫穴７５ｃを介して弁室天井部２１ｄと逆止弁体７５上面との間に形成される背圧室７３に導かれる。
【００４９】
ここで、流体が第１入出口１１から第２入出口１２へ流される第１流れ方向のときは、逆止弁体７５は主弁座部材６２に押し付けられて逆止弁口７２、７２、・・・を閉じる（図３、図４）。
【００５０】
それに対し、流体が第２入出口１２から第１入出口１１へ流される第２流れ方向のときは、逆止弁体７５は主弁座部材６２から離れ、弁室天井部２１ｄに接当するまで浮き上がって逆止弁口７２、７２、・・・を開く（図５）。なお、図５においては、弁軸２５は最下降位置であるが、上昇位置にあっても、第２流れ方向のときは逆止弁体７５は上昇することができる。
【００５１】
したがって、主弁座部材６２に形成された逆止弁口７２と逆止弁体７５とで、第１入出口１１から第２入出口１２への流れは阻止するが第２入出口１２から第１入出口１１への流れは許容する逆止弁７０が構成されている。
【００５２】
なお、本実施例の電動弁１０Ｂでは、弁本体２０内に逃がし弁座６５’が一体に設けられ、弁本体２０の下端部には管継手やばね受け等を兼ねる蓋状部材２０Ｃが螺合せしめられている。
【００５３】
かかる構成の電動弁１０Ｂにおいても、図３に示される如くに、主弁口６３が弁体部２４により閉じられている全閉状態で、弁室２１内の流体（冷媒）圧力が所定圧以上となると、図６に示される如くに、それを構成する主弁座部材６２が弁室２１内の圧力によって圧縮コイルばね６７の付勢力に抗して押し下げられる。この場合、逆止弁体７５は主弁座部材６２と一体的に押し下げられるので逆止弁口７２は閉じたままである。
【００５４】
これにより、図６（Ｂ）に拡大図示されているように、弁室２１内の高圧は、主弁座部材６２の円錐状外周面部６２ａと逃がし弁座６５（逃がし弁口６６）との間に形成される隙間や下部室６１壁面と主弁座部材６２の鍔状部外周面との摺動面隙間を通って第２入出口１２へ自動的に逃がされるとともに、弁体部２４と主弁口６３との間に形成される隙間も通って第２入出口１２へ自動的に逃がされる。
【００５５】
このように、本第２実施例の電動弁１０Ｂにおいても、第１実施例と同様な作用効果が得られることに加えて、逆止弁７０の機能を備えているので、省エネ効率の向上、圧力損失の低減化等を一層図ることができる。
【００５６】
図７、図８は、第３実施例の電動弁１０Ｃを示している。図７及び図８において、図１〜図６と同一の符号は、同一又は同等部分を示している。この電動弁１０Ｃでは、逆止弁体７５の軸方向位置（下降位置）を規制すべく、例えば、弁室２１の内壁面部に環状溝７８が形成されるとともに、該環状溝７８にＣ形止め輪等からなるストッパ７９が装着されている。
【００５７】
このような構成の電動弁１０Ｃでは、図８に示される如くに、弁室２１内の流体圧力が所定圧以上となった場合に、第１、第２実施例と同様に、主弁座部材６２が弁室２１内の圧力によって圧縮コイルばね６７の付勢力に抗して押し下げられるが、逆止弁体７５がストッパ７９に係止されるため、主弁座部材６２が逆止弁体７５から離れ、逆止弁口７２も開かれる。そのため、弁室２１内の高圧は、主弁座部材６２の円錐状外周面部６２ａと逃がし弁座６５’（逃がし弁口６６）との間に形成される隙間や下部室６１壁面と主弁座部材６２の鍔状部外周面との摺動面隙間、弁体部２４と主弁口６３との間に形成される隙間に加えて、逆止弁口７２からも第２入出口１２へ逃がされることになる。
【００５８】
図９は、第４実施例の電動弁１０Ｄを示している。この電動弁１０Ｄでは、主弁口６３が逆止弁体７５’に設けられ、逆止弁体７５’の動作が弁体部２４の位置に依存するようにされている。
【００５９】
上記第３、第４実施例の電動弁１０Ｃ、１０Ｄにおいても、第１、第２実施例と略同様な作用効果が得られる。
【００６０】
なお、上記実施例では、本発明に係る電動弁をヒートポンプ式冷暖房システムに組み込んだ場合を例示したが、本発明に係る電動弁の用途は、ヒートポンプ式冷暖房システムに限られないことは勿論である。
【００６１】
また、上記の各実施例は、本発明のバルブ装置を電動弁に適用した事例を示したものであるが、本発明は、これのみに限定されることはなく、電磁弁等のバルブ装置にも適用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 電動弁
１１ 第１入出口
１２ 第２入出口
２０ 弁本体
２１ 弁室
２４ 弁体部
２５ 弁軸
３０ ロータ
４０ キャン
５０ ステータ
６０ 逃がし弁
６２ 主弁座部材
６３ 弁口
６５ 逃がし弁座
６７ 圧縮コイルばね
７０ 逆止弁
７２ 逆止弁口
７５ 逆止弁体
７９ ストッパ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１入出口、弁室、及び第２入出口が設けられた弁本体と、該弁本体における前記弁室と第２入出口との間に配在された主弁口を有する主弁座部材と、前記弁室から前記主弁口を介して前記第２入出口へ流れる流量を調整すべく前記弁室内に配在された弁体部を有する弁軸と、前記流量調整を行うべく前記弁体部を昇降させる昇降駆動機構とを備えたバルブ装置であって、
前記主弁座部材は軸方向に移動可能とされるとともに、前記弁室に前記主弁座部材が接離する逃がし弁口を有する逃がし弁座が設けられ、該逃がし弁座と、前記主弁座部材と、該主弁座部材を前記逃がし弁口を閉じる方向に付勢するばね部材とで、前記主弁口が前記弁体部により閉じられている全閉状態で、前記弁室内の流体圧力が所定圧以上となった場合に、前記弁室内の圧力を前記第２入出口へ自動的に逃がす逃がし弁が構成されていることを特徴とするバルブ装置。
【請求項２】
前記主弁座部材に逆止弁口が形成されるとともに、前記弁室内に前記逆止弁口を開閉可能なフロート型の逆止弁体が軸方向に移動可能に配在され、前記主弁座部材に形成された逆止弁口と前記逆止弁体とで、前記第１入出口から第２入出口への流れは阻止するが前記第２入出口から第１入出口への流れは許容する逆止弁が構成されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
【請求項３】
前記弁室に前記逆止弁体の軸方向位置を規制するストッパが設けられ、前記弁室内の流体圧力が所定圧以上となった場合に、前記主弁座部材が前記逆止弁体から離れて前記逆止弁口が開かれるようにされていることを特徴とする請求項２に記載のバルブ装置。
【請求項４】
前記主弁口が前記逆止弁体に設けられ、前記逆止弁体の動作が前記弁体部の位置に依存するようにされていることを特徴とする請求項２又は３に記載のバルブ装置。
【請求項５】
前記昇降駆動機構は、前記弁体部のリフト量を制御するためのロータ及びステータ等からなるステッピングモータと、前記ロータの回転を前記弁軸の昇降運動に変換するねじ送り機構とを備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のバルブ装置。
【請求項１】
第１入出口、弁室、及び第２入出口が設けられた弁本体と、該弁本体における前記弁室と第２入出口との間に配在された主弁口を有する主弁座部材と、前記弁室から前記主弁口を介して前記第２入出口へ流れる流量を調整すべく前記弁室内に配在された弁体部を有する弁軸と、前記流量調整を行うべく前記弁体部を昇降させる昇降駆動機構とを備えたバルブ装置であって、
前記主弁座部材は軸方向に移動可能とされるとともに、前記弁室に前記主弁座部材が接離する逃がし弁口を有する逃がし弁座が設けられ、該逃がし弁座と、前記主弁座部材と、該主弁座部材を前記逃がし弁口を閉じる方向に付勢するばね部材とで、前記主弁口が前記弁体部により閉じられている全閉状態で、前記弁室内の流体圧力が所定圧以上となった場合に、前記弁室内の圧力を前記第２入出口へ自動的に逃がす逃がし弁が構成されていることを特徴とするバルブ装置。
【請求項２】
前記主弁座部材に逆止弁口が形成されるとともに、前記弁室内に前記逆止弁口を開閉可能なフロート型の逆止弁体が軸方向に移動可能に配在され、前記主弁座部材に形成された逆止弁口と前記逆止弁体とで、前記第１入出口から第２入出口への流れは阻止するが前記第２入出口から第１入出口への流れは許容する逆止弁が構成されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
【請求項３】
前記弁室に前記逆止弁体の軸方向位置を規制するストッパが設けられ、前記弁室内の流体圧力が所定圧以上となった場合に、前記主弁座部材が前記逆止弁体から離れて前記逆止弁口が開かれるようにされていることを特徴とする請求項２に記載のバルブ装置。
【請求項４】
前記主弁口が前記逆止弁体に設けられ、前記逆止弁体の動作が前記弁体部の位置に依存するようにされていることを特徴とする請求項２又は３に記載のバルブ装置。
【請求項５】
前記昇降駆動機構は、前記弁体部のリフト量を制御するためのロータ及びステータ等からなるステッピングモータと、前記ロータの回転を前記弁軸の昇降運動に変換するねじ送り機構とを備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のバルブ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２４１８７７（Ｐ２０１２−２４１８７７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１５７５１（Ｐ２０１１−１１５７５１）
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
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