JP2003097749A - 電磁式流体制御装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リフト量を精密に制御でき、流体通路の絞り
面積を所望のように調整すること。 【解決手段】 ボデーアダプタ１０内に収納された超磁
歪部材４０が、その外周囲に配設されたコイル４６に通
電される電流によって、スプリング３５の付勢力に抗し
てバルブニードル３０側に伸張され、バルブニードル３
０の先端に把持されたボール３１のバルブボデー２０に
形成された弁座２１から離座方向となるリフト量ＤL が
規制される。これにより、減圧弁１００の流体通路にお
けるリフト量ＤL が精密に制御され、この結果、流体通
路の絞り面積Ｓの最大値が好適に設定される。このた
め、コモンレールＣ／Ｒ内の燃圧が減圧弁１００のコイ
ル４６に通電される電流の大きさによって所望の値に調
整制御される。
面積を所望のように調整すること。 【解決手段】 ボデーアダプタ１０内に収納された超磁
歪部材４０が、その外周囲に配設されたコイル４６に通
電される電流によって、スプリング３５の付勢力に抗し
てバルブニードル３０側に伸張され、バルブニードル３
０の先端に把持されたボール３１のバルブボデー２０に
形成された弁座２１から離座方向となるリフト量ＤL が
規制される。これにより、減圧弁１００の流体通路にお
けるリフト量ＤL が精密に制御され、この結果、流体通
路の絞り面積Ｓの最大値が好適に設定される。このた
め、コモンレールＣ／Ｒ内の燃圧が減圧弁１００のコイ
ル４６に通電される電流の大きさによって所望の値に調
整制御される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体通路の絞り面
積を可変調整する電磁式流体制御装置に関するものであ
る。
積を可変調整する電磁式流体制御装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、電磁式流体制御装置に関連し、流
体通路の絞り面積を可変調整する絞り弁としてディーゼ
ル機関のコモンレール燃料噴射システムにおけるコモン
レール圧制御用減圧弁が知られている。
体通路の絞り面積を可変調整する絞り弁としてディーゼ
ル機関のコモンレール燃料噴射システムにおけるコモン
レール圧制御用減圧弁が知られている。
【０００３】このようなコモンレール圧を制御するため
の減圧弁として、通電ＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）に
よるデューティ比制御によって流体通路を通過する流量
を調整するＯＮ／ＯＦＦ弁、また、別の減圧弁として、
電流量制御によって流体通路の絞り面積を調整するリニ
アソレノイド弁の採用が考えられる。
の減圧弁として、通電ＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）に
よるデューティ比制御によって流体通路を通過する流量
を調整するＯＮ／ＯＦＦ弁、また、別の減圧弁として、
電流量制御によって流体通路の絞り面積を調整するリニ
アソレノイド弁の採用が考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のＯＮ
／ＯＦＦ弁では、リニアソレノイド弁に比べ応答性は良
いが、リフト量の精密な制御はできないという不具合が
あった。一方、前述のリニアソレノイド弁では、ＯＮ／
ＯＦＦ弁に比べ吸引力が小さいため、スプリングによる
大きな付勢力に抗してリフト量の制御が要求されるシス
テム構成には適用することができないという不具合があ
った。更に、リニアソレノイド弁においては、可動部の
摺動摩擦力によるヒステリシスを防止するため、電流制
御回路を構成するスイッチング素子がデューティ比制御
され、可動部が常に上下振動される平均的なリフト量の
制御となり、リフト量が〔μｍ：マイクロメートル〕単
位であるような精密な制御は無理であった。
／ＯＦＦ弁では、リニアソレノイド弁に比べ応答性は良
いが、リフト量の精密な制御はできないという不具合が
あった。一方、前述のリニアソレノイド弁では、ＯＮ／
ＯＦＦ弁に比べ吸引力が小さいため、スプリングによる
大きな付勢力に抗してリフト量の制御が要求されるシス
テム構成には適用することができないという不具合があ
った。更に、リニアソレノイド弁においては、可動部の
摺動摩擦力によるヒステリシスを防止するため、電流制
御回路を構成するスイッチング素子がデューティ比制御
され、可動部が常に上下振動される平均的なリフト量の
制御となり、リフト量が〔μｍ：マイクロメートル〕単
位であるような精密な制御は無理であった。
【０００５】このため、発明者らは、前述の不具合を解
消するため、強磁性体に磁界を印加して磁化すると、磁
化の大きさに応じて外形が変形する磁気弾性材料のう
ち、電気機械結合係数が大きく飽和磁歪が著しく大きな
値を示す超磁歪材料に注目し、この超磁歪材料を用いる
ことでリフト量が〔μｍ〕単位の精密な制御が可能な減
圧弁を得るに至った。
消するため、強磁性体に磁界を印加して磁化すると、磁
化の大きさに応じて外形が変形する磁気弾性材料のう
ち、電気機械結合係数が大きく飽和磁歪が著しく大きな
値を示す超磁歪材料に注目し、この超磁歪材料を用いる
ことでリフト量が〔μｍ〕単位の精密な制御が可能な減
圧弁を得るに至った。
【０００６】つまり、この発明はかかる不具合を解決す
るためになされたもので、リフト量を精密に制御でき、
流体通路の絞り面積を所望のように調整自在な電磁式流
体制御装置の提供を課題としている。
るためになされたもので、リフト量を精密に制御でき、
流体通路の絞り面積を所望のように調整自在な電磁式流
体制御装置の提供を課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の電磁式流体制
御装置によれば、ボデーアダプタ内に収納された超磁歪
材料からなる円柱形状の超磁歪部材が、その外周囲に配
設されたボビンに巻回されたコイルへの通電電流によっ
て、スプリングの付勢力に抗して弁座側に伸張され、バ
ルブニードルのバルブボデーに形成された弁座から離座
方向となるリフト量が規制される。これにより、電磁式
流体制御装置の流体通路におけるバルブニードルのバル
ブボデーの弁座からのリフト量が精密に制御され、この
結果、流体通路の絞り面積の最大値が好適に設定され
る。
御装置によれば、ボデーアダプタ内に収納された超磁歪
材料からなる円柱形状の超磁歪部材が、その外周囲に配
設されたボビンに巻回されたコイルへの通電電流によっ
て、スプリングの付勢力に抗して弁座側に伸張され、バ
ルブニードルのバルブボデーに形成された弁座から離座
方向となるリフト量が規制される。これにより、電磁式
流体制御装置の流体通路におけるバルブニードルのバル
ブボデーの弁座からのリフト量が精密に制御され、この
結果、流体通路の絞り面積の最大値が好適に設定され
る。
【０００８】請求項２の電磁式流体制御装置における超
磁歪部材では、コイルへの通電電流が大きいほど弁座側
への伸張量が大きくなり、超磁歪部材がバルブニードル
側に近づくこととなり、結果として、バルブニードルの
リフト量が小さくなる。このため、例えば、本装置がコ
モンレールに接続されると、そのコモンレール内の燃圧
（燃料の圧力）がコイルへの通電電流の大きさによって
所望の値に調整制御される。
磁歪部材では、コイルへの通電電流が大きいほど弁座側
への伸張量が大きくなり、超磁歪部材がバルブニードル
側に近づくこととなり、結果として、バルブニードルの
リフト量が小さくなる。このため、例えば、本装置がコ
モンレールに接続されると、そのコモンレール内の燃圧
（燃料の圧力）がコイルへの通電電流の大きさによって
所望の値に調整制御される。
【０００９】請求項３の電磁式流体制御装置によれば、
ボデーアダプタ内に収納された超磁歪材料からなる円筒
形状の超磁歪部材が、その外周囲に配設されたボビンに
巻回されたコイルへの通電電流によって、スプリングの
付勢力に抗して弁座と反対側に伸張され、バルブニード
ルのバルブボデーに形成された弁座から離座方向となる
リフト量が設定される。これにより、電磁式流体制御装
置の流体通路におけるバルブニードルのバルブボデーの
弁座からのリフト量が精密に制御され、この結果、流体
通路の絞り面積が好適に設定される。
ボデーアダプタ内に収納された超磁歪材料からなる円筒
形状の超磁歪部材が、その外周囲に配設されたボビンに
巻回されたコイルへの通電電流によって、スプリングの
付勢力に抗して弁座と反対側に伸張され、バルブニード
ルのバルブボデーに形成された弁座から離座方向となる
リフト量が設定される。これにより、電磁式流体制御装
置の流体通路におけるバルブニードルのバルブボデーの
弁座からのリフト量が精密に制御され、この結果、流体
通路の絞り面積が好適に設定される。
【００１０】請求項４の電磁式流体制御装置における超
磁歪部材では、コイルへの通電電流が大きいほど弁座と
反対側への伸張量が大きくなり、超磁歪部材が弁座と反
対側にバルブニードルを移動させることとなり、結果と
して、バルブニードルのリフト量が大きくなる。このた
め、例えば、本装置がコモンレールに接続されると、そ
のコモンレール内の燃圧がコイルへの通電電流の大きさ
によって所望の値に調整制御される。
磁歪部材では、コイルへの通電電流が大きいほど弁座と
反対側への伸張量が大きくなり、超磁歪部材が弁座と反
対側にバルブニードルを移動させることとなり、結果と
して、バルブニードルのリフト量が大きくなる。このた
め、例えば、本装置がコモンレールに接続されると、そ
のコモンレール内の燃圧がコイルへの通電電流の大きさ
によって所望の値に調整制御される。
【００１１】請求項５の電磁式流体制御装置では、超磁
歪部材の超磁歪材料がＴb-Ｄy の希土類金属を含む合金
から形成されており、このものは、強磁性体に磁界を印
加して磁化すると、磁化の大きさに応じて外形が変形す
る磁気弾性材料のうち、電気機械結合係数が大きく飽和
磁歪が著しく大きな値を示す磁歪特性に優れているた
め、その伸張量の調整範囲を大きくできる。
歪部材の超磁歪材料がＴb-Ｄy の希土類金属を含む合金
から形成されており、このものは、強磁性体に磁界を印
加して磁化すると、磁化の大きさに応じて外形が変形す
る磁気弾性材料のうち、電気機械結合係数が大きく飽和
磁歪が著しく大きな値を示す磁歪特性に優れているた
め、その伸張量の調整範囲を大きくできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。
例に基づいて説明する。
【００１３】〈実施例１〉図１は本発明の実施の形態の
第１実施例にかかる電磁式流体制御装置が適用されたデ
ィーゼル機関のコモンレール燃料噴射システムにおける
コモンレール圧制御用減圧弁の構成を示す断面図であ
る。また、図２は図１のコモンレール圧制御用減圧弁の
作動状態を示す断面図である。
第１実施例にかかる電磁式流体制御装置が適用されたデ
ィーゼル機関のコモンレール燃料噴射システムにおける
コモンレール圧制御用減圧弁の構成を示す断面図であ
る。また、図２は図１のコモンレール圧制御用減圧弁の
作動状態を示す断面図である。
【００１４】図１において、１００は図示しないディー
ゼル機関のコモンレール燃料噴射システムにおけるコモ
ンレールＣ／Ｒに接続され、コモンレールＣ／Ｒからリ
ターン通路（図示略）側への燃料通路における絞り面積
を可変調整する絞り弁としてのコモンレール圧制御用減
圧弁（以下、単に『減圧弁』と記す）である。この減圧
弁１００のバルブボデー２０の一端側には、弁座２１が
形成されている。また、バルブボデー２０内の中心軸方
向には、往復動自在なバルブニードル３０が挿嵌されて
いる。このバルブニードル３０の先端の弁座２１側には
ボール３１が把持されている。
ゼル機関のコモンレール燃料噴射システムにおけるコモ
ンレールＣ／Ｒに接続され、コモンレールＣ／Ｒからリ
ターン通路（図示略）側への燃料通路における絞り面積
を可変調整する絞り弁としてのコモンレール圧制御用減
圧弁（以下、単に『減圧弁』と記す）である。この減圧
弁１００のバルブボデー２０の一端側には、弁座２１が
形成されている。また、バルブボデー２０内の中心軸方
向には、往復動自在なバルブニードル３０が挿嵌されて
いる。このバルブニードル３０の先端の弁座２１側には
ボール３１が把持されている。
【００１５】そして、バルブニードル３０がボール３１
を介してバルブボデー２０の弁座２１に着座／離座する
ことで燃料通路が閉／開され、絞り面積が可変調整され
る。このバルブニードル３０の弁座２１と反対側にはス
プリング３５が介在され、所定間隔を隔てて対向するよ
うボデーアダプタ１０内に収納された超磁歪材料として
例えば、Ｔb-Ｄy の希土類金属を含むTerfenol-Dと称す
る合金からなる円柱形状の超磁歪部材４０が配設されて
いる。
を介してバルブボデー２０の弁座２１に着座／離座する
ことで燃料通路が閉／開され、絞り面積が可変調整され
る。このバルブニードル３０の弁座２１と反対側にはス
プリング３５が介在され、所定間隔を隔てて対向するよ
うボデーアダプタ１０内に収納された超磁歪材料として
例えば、Ｔb-Ｄy の希土類金属を含むTerfenol-Dと称す
る合金からなる円柱形状の超磁歪部材４０が配設されて
いる。
【００１６】超磁歪部材４０が収納されたボデーアダプ
タ１０の先端側が、スプリング３５を介在させ先端にボ
ール３１を把持するバルブニードル３０が挿嵌されたバ
ルブボデー２０の外周縁にかしめられ組付けられてい
る。また、ボデーアダプタ１０の超磁歪部材４０が収納
された外周囲にはコイル４６が巻回されたボビン４５が
配設され、更に、キャップ部材１１がこれら外周囲を覆
うよう配設されている。このように構成された減圧弁１
００が、コモンレールＣ／Ｒの取付部位にＯリング１９
を介して液密となるよう螺合されている。
タ１０の先端側が、スプリング３５を介在させ先端にボ
ール３１を把持するバルブニードル３０が挿嵌されたバ
ルブボデー２０の外周縁にかしめられ組付けられてい
る。また、ボデーアダプタ１０の超磁歪部材４０が収納
された外周囲にはコイル４６が巻回されたボビン４５が
配設され、更に、キャップ部材１１がこれら外周囲を覆
うよう配設されている。このように構成された減圧弁１
００が、コモンレールＣ／Ｒの取付部位にＯリング１９
を介して液密となるよう螺合されている。
【００１７】次に、上述の構成からなる減圧弁１００の
基本的な作動について、図１及び図２を参照して説明す
る。
基本的な作動について、図１及び図２を参照して説明す
る。
【００１８】図１に示す状態において、コモンレールＣ
／Ｒ内の燃圧が、バルブボデー２０の弁座２１とこの弁
座２１に着座しているバルブニードル３０の先端側に把
持されたボール３１との間にかかると、図２に示すよう
に、ボール３１と共にバルブニードル３０がスプリング
３５の付勢力と釣合うまで移動される。このときの移動
量は、バルブニードル３０と超磁歪部材４０との間隔で
あるリフト量ＤL で規制され、この移動量の最大値はバ
ルブニードル３０と超磁歪部材４０との両端面が当接す
るまでとなる（図２参照）。
／Ｒ内の燃圧が、バルブボデー２０の弁座２１とこの弁
座２１に着座しているバルブニードル３０の先端側に把
持されたボール３１との間にかかると、図２に示すよう
に、ボール３１と共にバルブニードル３０がスプリング
３５の付勢力と釣合うまで移動される。このときの移動
量は、バルブニードル３０と超磁歪部材４０との間隔で
あるリフト量ＤL で規制され、この移動量の最大値はバ
ルブニードル３０と超磁歪部材４０との両端面が当接す
るまでとなる（図２参照）。
【００１９】そして、バルブボデー２０の弁座２１とバ
ルブニードル３０の先端側に把持されたボール３１との
間で設定される絞り面積Ｓが決定される。すると、コモ
ンレールＣ／Ｒ内の燃料が、図２に矢印にて示すよう
に、燃料通路を通ってリターン通路側へ戻される。
ルブニードル３０の先端側に把持されたボール３１との
間で設定される絞り面積Ｓが決定される。すると、コモ
ンレールＣ／Ｒ内の燃料が、図２に矢印にて示すよう
に、燃料通路を通ってリターン通路側へ戻される。
【００２０】次に、減圧弁１００の作動によって、コモ
ンレールＣ／Ｒ内の燃圧を所望の値とするときの調整制
御について、図１、図２及び図３を参照して説明する。
ここで、図３は図１及び図２の減圧弁１００の作動特性
を示す説明図である。なお、コモンレールＣ／Ｒ内の燃
圧を検出する圧力センサは省略されている。
ンレールＣ／Ｒ内の燃圧を所望の値とするときの調整制
御について、図１、図２及び図３を参照して説明する。
ここで、図３は図１及び図２の減圧弁１００の作動特性
を示す説明図である。なお、コモンレールＣ／Ｒ内の燃
圧を検出する圧力センサは省略されている。
【００２１】図３に示すように、超磁歪部材４０の外周
囲に配設されたコイル４６に通電する電流が０（零）か
ら大きくなるに連れて、超磁歪部材４０の伸張量が０
（零）からほぼ比例して大きくなる。この超磁歪部材４
０の伸張量が増えた分だけ、ボール３１を把持するバル
ブニードル３０のリフト量ＤL が小さくなり、絞り面積
Ｓの最大値も小さくなる。そして、コイル４６に通電す
る電流が大きくなり、超磁歪部材４０の伸張量が、コイ
ル４６に通電する電流が０（零）のときのリフト量ＤL
であるＭＡＸ値に等しくなると、バルブボデー２０の弁
座２１にバルブニードル３０に把持されたボール３１が
着座し固定された完全閉弁状態となる。即ち、このと
き、絞り面積Ｓは０（零）となる。
囲に配設されたコイル４６に通電する電流が０（零）か
ら大きくなるに連れて、超磁歪部材４０の伸張量が０
（零）からほぼ比例して大きくなる。この超磁歪部材４
０の伸張量が増えた分だけ、ボール３１を把持するバル
ブニードル３０のリフト量ＤL が小さくなり、絞り面積
Ｓの最大値も小さくなる。そして、コイル４６に通電す
る電流が大きくなり、超磁歪部材４０の伸張量が、コイ
ル４６に通電する電流が０（零）のときのリフト量ＤL
であるＭＡＸ値に等しくなると、バルブボデー２０の弁
座２１にバルブニードル３０に把持されたボール３１が
着座し固定された完全閉弁状態となる。即ち、このと
き、絞り面積Ｓは０（零）となる。
【００２２】したがって、超磁歪部材４０の外周囲に配
設されたコイル４６に通電する電流を制御することで、
減圧弁１００の絞り面積Ｓの最大値を設定することがで
きる。このようにして、圧力センサ（図示略）で検出さ
れるコモンレールＣ／Ｒ内の燃圧が、所望の値となるよ
うコイル４６に通電する電流の大きさがフィードバック
制御され調整される。なお、本実施例による超磁歪部材
４０を用いた減圧弁１００では、絞り面積を変動させる
際のヒステリシス分が殆ど生じないため、コモンレール
Ｃ／Ｒ内の燃圧を極めて短時間に所望のように調整制御
することができる。
設されたコイル４６に通電する電流を制御することで、
減圧弁１００の絞り面積Ｓの最大値を設定することがで
きる。このようにして、圧力センサ（図示略）で検出さ
れるコモンレールＣ／Ｒ内の燃圧が、所望の値となるよ
うコイル４６に通電する電流の大きさがフィードバック
制御され調整される。なお、本実施例による超磁歪部材
４０を用いた減圧弁１００では、絞り面積を変動させる
際のヒステリシス分が殆ど生じないため、コモンレール
Ｃ／Ｒ内の燃圧を極めて短時間に所望のように調整制御
することができる。
【００２３】このように、本実施例の電磁式流体制御装
置としての減圧弁１００は、バルブボデー２０内を往復
動され、バルブボデー２０の一端側に形成された弁座２
１に着座／離座することで流体通路を閉／開するボール
３１を先端に把持するバルブニードル３０と、バルブニ
ードル３０の弁座２１と反対側で、スプリング３５を介
在させ所定間隔としてのリフト量ＤL を隔てて対向させ
配設した超磁歪材料からなる円柱形状の超磁歪部材４０
と、バルブボデー２０に固設され、超磁歪部材４０を収
納すると共に、外周囲にボビン４５に巻回されたコイル
４６を配設したボデーアダプタ１０とを具備し、超磁歪
部材４０は、コイル４６への通電時、スプリング３５の
付勢力に抗して弁座２１側に伸張され、バルブニードル
３０の先端に把持されたボール３１の弁座２１への着座
状態から離座方向へのリフト量ＤL を規制するものであ
る。
置としての減圧弁１００は、バルブボデー２０内を往復
動され、バルブボデー２０の一端側に形成された弁座２
１に着座／離座することで流体通路を閉／開するボール
３１を先端に把持するバルブニードル３０と、バルブニ
ードル３０の弁座２１と反対側で、スプリング３５を介
在させ所定間隔としてのリフト量ＤL を隔てて対向させ
配設した超磁歪材料からなる円柱形状の超磁歪部材４０
と、バルブボデー２０に固設され、超磁歪部材４０を収
納すると共に、外周囲にボビン４５に巻回されたコイル
４６を配設したボデーアダプタ１０とを具備し、超磁歪
部材４０は、コイル４６への通電時、スプリング３５の
付勢力に抗して弁座２１側に伸張され、バルブニードル
３０の先端に把持されたボール３１の弁座２１への着座
状態から離座方向へのリフト量ＤL を規制するものであ
る。
【００２４】つまり、ボデーアダプタ１０内に収納され
た超磁歪材料からなる円柱形状の超磁歪部材４０が、そ
の外周囲に配設されたボビン４５に巻回されたコイル４
６に通電される電流によって、スプリング３５の付勢力
に抗して弁座２１側に伸張され、バルブニードル３０の
先端に把持されたボール３１のバルブボデー２０に形成
された弁座２１から離座方向となるリフト量ＤL が規制
される。これにより、減圧弁１００の流体通路における
リフト量ＤL が精密に制御され、この結果、流体通路の
絞り面積Ｓの最大値が好適に設定される。
た超磁歪材料からなる円柱形状の超磁歪部材４０が、そ
の外周囲に配設されたボビン４５に巻回されたコイル４
６に通電される電流によって、スプリング３５の付勢力
に抗して弁座２１側に伸張され、バルブニードル３０の
先端に把持されたボール３１のバルブボデー２０に形成
された弁座２１から離座方向となるリフト量ＤL が規制
される。これにより、減圧弁１００の流体通路における
リフト量ＤL が精密に制御され、この結果、流体通路の
絞り面積Ｓの最大値が好適に設定される。
【００２５】また、本実施例の電磁式流体制御装置とし
ての減圧弁１００の超磁歪部材４０は、コイル４６への
通電電流が大きいほど、弁座２１側に伸張され、バルブ
ニードル３０のリフト量ＤL が小さくなるよう規制する
ものである。つまり、コイル４６に通電される電流が大
きいほど超磁歪部材４０の伸張量が大きくなり、超磁歪
部材４０が弁座２１側に近づくこととなり、結果とし
て、バルブニードル３０のリフト量ＤL が小さくなる。
このため、例えば、この減圧弁１００がコモンレールＣ
／Ｒに接続されると、そのコモンレールＣ／Ｒ内の燃圧
がコイル４６に通電される電流の大きさによって所望の
値に調整制御される。
ての減圧弁１００の超磁歪部材４０は、コイル４６への
通電電流が大きいほど、弁座２１側に伸張され、バルブ
ニードル３０のリフト量ＤL が小さくなるよう規制する
ものである。つまり、コイル４６に通電される電流が大
きいほど超磁歪部材４０の伸張量が大きくなり、超磁歪
部材４０が弁座２１側に近づくこととなり、結果とし
て、バルブニードル３０のリフト量ＤL が小さくなる。
このため、例えば、この減圧弁１００がコモンレールＣ
／Ｒに接続されると、そのコモンレールＣ／Ｒ内の燃圧
がコイル４６に通電される電流の大きさによって所望の
値に調整制御される。
【００２６】そして、本実施例の電磁式流体制御装置と
しての減圧弁１００は、超磁歪部材４０の超磁歪材料が
Ｔb-Ｄy の希土類金属を含む合金から形成されており、
このものは、強磁性体に磁界を印加して磁化すると、磁
化の大きさに応じて外形が変形する磁気弾性材料のう
ち、電気機械結合係数が大きく飽和磁歪が著しく大きな
値を示す磁歪特性に優れており、その伸張量の調整範囲
を大きくできるため、流体通路の絞り面積Ｓが好適に設
定される。
しての減圧弁１００は、超磁歪部材４０の超磁歪材料が
Ｔb-Ｄy の希土類金属を含む合金から形成されており、
このものは、強磁性体に磁界を印加して磁化すると、磁
化の大きさに応じて外形が変形する磁気弾性材料のう
ち、電気機械結合係数が大きく飽和磁歪が著しく大きな
値を示す磁歪特性に優れており、その伸張量の調整範囲
を大きくできるため、流体通路の絞り面積Ｓが好適に設
定される。
【００２７】ところで、上記実施例では、バルブニード
ル３０の先端に把持されたボール３１がバルブボデー２
０の弁座２１に着座する構成としたが、本発明を実施す
る場合には、これに限定されるものではなく、バルブニ
ードル３０の先端を円錐形状とし、このバルブニードル
３０の円錐形状部分がバルブボデー２０の弁座２１に直
接、着座するような構成とすることもできる。
ル３０の先端に把持されたボール３１がバルブボデー２
０の弁座２１に着座する構成としたが、本発明を実施す
る場合には、これに限定されるものではなく、バルブニ
ードル３０の先端を円錐形状とし、このバルブニードル
３０の円錐形状部分がバルブボデー２０の弁座２１に直
接、着座するような構成とすることもできる。
【００２８】〈実施例２〉図４は本発明の実施の形態の
第２実施例にかかる電磁式流体制御装置が適用されたデ
ィーゼル機関のコモンレール燃料噴射システムにおける
減圧弁の構成を示す断面図である。また、図５は図４の
減圧弁の作動状態を示す断面図である。
第２実施例にかかる電磁式流体制御装置が適用されたデ
ィーゼル機関のコモンレール燃料噴射システムにおける
減圧弁の構成を示す断面図である。また、図５は図４の
減圧弁の作動状態を示す断面図である。
【００２９】図４において、２００は図示しないディー
ゼル機関のコモンレール燃料噴射システムにおけるコモ
ンレールＣ／Ｒに接続され、コモンレールＣ／Ｒからリ
ターン通路（図示略）側への燃料通路における絞り面積
を可変調整する絞り弁としての減圧弁である。この減圧
弁２００のバルブボデー１２０の一端側には、弁座１２
１が形成されている。
ゼル機関のコモンレール燃料噴射システムにおけるコモ
ンレールＣ／Ｒに接続され、コモンレールＣ／Ｒからリ
ターン通路（図示略）側への燃料通路における絞り面積
を可変調整する絞り弁としての減圧弁である。この減圧
弁２００のバルブボデー１２０の一端側には、弁座１２
１が形成されている。
【００３０】上述の第１実施例と同様な超磁歪材料から
なる円筒形状の超磁歪部材１４０が収納されたボデーア
ダプタ１１０の先端側がバルブボデー１２０の外周縁に
かしめられ組付けられている。また、超磁歪部材１４０
内の中心軸方向には、往復動自在なバルブニードル１３
０が挿嵌されている。このバルブニードル１３０の先端
の弁座１２１側にはボール１３１が把持されている。そ
して、バルブニードル１３０がボール１３１を介してバ
ルブボデー１２０の弁座１２１に着座／離座することで
燃料通路が閉／開され、絞り面積が可変調整される。
なる円筒形状の超磁歪部材１４０が収納されたボデーア
ダプタ１１０の先端側がバルブボデー１２０の外周縁に
かしめられ組付けられている。また、超磁歪部材１４０
内の中心軸方向には、往復動自在なバルブニードル１３
０が挿嵌されている。このバルブニードル１３０の先端
の弁座１２１側にはボール１３１が把持されている。そ
して、バルブニードル１３０がボール１３１を介してバ
ルブボデー１２０の弁座１２１に着座／離座することで
燃料通路が閉／開され、絞り面積が可変調整される。
【００３１】また、ボデーアダプタ１１０の超磁歪部材
１４０が収納された外周囲にはコイル１４６が巻回され
たボビン１４５が配設され、更に、キャップ部材１１１
がこれら外周囲を覆うよう配設されている。そして、バ
ルブニードル１３０の弁座１２１と反対側で、キャップ
部材１１１との間にはスプリング１３５が介在されてい
る。このように構成された減圧弁２００が、コモンレー
ルＣ／Ｒの取付部位にＯリング１１９を介して液密とな
るよう螺合されている。
１４０が収納された外周囲にはコイル１４６が巻回され
たボビン１４５が配設され、更に、キャップ部材１１１
がこれら外周囲を覆うよう配設されている。そして、バ
ルブニードル１３０の弁座１２１と反対側で、キャップ
部材１１１との間にはスプリング１３５が介在されてい
る。このように構成された減圧弁２００が、コモンレー
ルＣ／Ｒの取付部位にＯリング１１９を介して液密とな
るよう螺合されている。
【００３２】次に、上述の構成からなる減圧弁２００の
基本的な作動について、図４及び図５を参照して説明す
る。
基本的な作動について、図４及び図５を参照して説明す
る。
【００３３】図４に示す状態において、コモンレールＣ
／Ｒ内の燃圧が、バルブボデー１２０の弁座１２１とこ
の弁座１２１に着座しているバルブニードル１３０の先
端側に把持されたボール１３１との間にかかっており、
図５に示すように、超磁歪部材１４０が伸張されたとき
には、この超磁歪部材１４０によってバルブニードル１
３０がボール１３１を把持しつつスプリング１３５の付
勢力に抗して押上げ移動される。このとき、ボール１３
１が把持されたバルブニードル１３０のリフト量は、後
述のように、超磁歪部材４０の伸張量に等しく設定され
る。そして、バルブボデー１２０の弁座１２１とバルブ
ニードル１３０の先端側に把持されたボール１３１との
間で設定される絞り面積Ｓが決定される。すると、コモ
ンレールＣ／Ｒ内の燃料が、図５に矢印にて示すよう
に、燃料通路を通ってリターン通路側へ戻される。
／Ｒ内の燃圧が、バルブボデー１２０の弁座１２１とこ
の弁座１２１に着座しているバルブニードル１３０の先
端側に把持されたボール１３１との間にかかっており、
図５に示すように、超磁歪部材１４０が伸張されたとき
には、この超磁歪部材１４０によってバルブニードル１
３０がボール１３１を把持しつつスプリング１３５の付
勢力に抗して押上げ移動される。このとき、ボール１３
１が把持されたバルブニードル１３０のリフト量は、後
述のように、超磁歪部材４０の伸張量に等しく設定され
る。そして、バルブボデー１２０の弁座１２１とバルブ
ニードル１３０の先端側に把持されたボール１３１との
間で設定される絞り面積Ｓが決定される。すると、コモ
ンレールＣ／Ｒ内の燃料が、図５に矢印にて示すよう
に、燃料通路を通ってリターン通路側へ戻される。
【００３４】次に、減圧弁２００の作動によって、コモ
ンレールＣ／Ｒ内の燃圧を所望の値とするときの調整制
御について、図４、図５及び図６を参照して説明する。
ここで、図６は図４及び図５の減圧弁２００の作動特性
を示す説明図である。なお、コモンレールＣ／Ｒ内の燃
圧を検出する圧力センサは省略されている。
ンレールＣ／Ｒ内の燃圧を所望の値とするときの調整制
御について、図４、図５及び図６を参照して説明する。
ここで、図６は図４及び図５の減圧弁２００の作動特性
を示す説明図である。なお、コモンレールＣ／Ｒ内の燃
圧を検出する圧力センサは省略されている。
【００３５】図６に示すように、超磁歪部材１４０の外
周囲に配設されたコイル１４６に通電する電流が０
（零）のとき、超磁歪部材１４０の伸張量が０（零）で
ボール１３１を把持するバルブニードル１３０のリフト
量が０（零）となる。このとき、バルブボデー１２０の
弁座１２１にバルブニードル１３０に把持されたボール
１３１が着座し固定された完全閉弁状態となり、絞り面
積Ｓは０（零）となる。
周囲に配設されたコイル１４６に通電する電流が０
（零）のとき、超磁歪部材１４０の伸張量が０（零）で
ボール１３１を把持するバルブニードル１３０のリフト
量が０（零）となる。このとき、バルブボデー１２０の
弁座１２１にバルブニードル１３０に把持されたボール
１３１が着座し固定された完全閉弁状態となり、絞り面
積Ｓは０（零）となる。
【００３６】一方、超磁歪部材１４０の外周囲に配設さ
れたコイル１４６に通電する電流が０（零）から大きく
なるに連れて、超磁歪部材１４０の伸張量が０（零）か
らほぼ比例して大きくなる。この超磁歪部材１４０の伸
張量が増えた分だけ、ボール１３１を把持するバルブニ
ードル１３０のリフト量が大きくなり、絞り面積Ｓも大
きくなる。
れたコイル１４６に通電する電流が０（零）から大きく
なるに連れて、超磁歪部材１４０の伸張量が０（零）か
らほぼ比例して大きくなる。この超磁歪部材１４０の伸
張量が増えた分だけ、ボール１３１を把持するバルブニ
ードル１３０のリフト量が大きくなり、絞り面積Ｓも大
きくなる。
【００３７】したがって、超磁歪部材１４０の外周囲に
配設されたコイル１４６に通電する電流を制御すること
で、減圧弁２００の絞り面積Ｓを適宜、設定することが
できる。このようにして、圧力センサ（図示略）で検出
されるコモンレールＣ／Ｒ内の燃圧が、所望の値となる
ようコイル１４６に通電する電流の大きさがフィードバ
ック制御され調整される。なお、本実施例による超磁歪
部材１４０を用いた減圧弁２００では、絞り面積を変動
させる際のヒステリシス分が殆ど生じないため、コモン
レールＣ／Ｒ内の燃圧を極めて短時間に所望のように調
整制御することができる。
配設されたコイル１４６に通電する電流を制御すること
で、減圧弁２００の絞り面積Ｓを適宜、設定することが
できる。このようにして、圧力センサ（図示略）で検出
されるコモンレールＣ／Ｒ内の燃圧が、所望の値となる
ようコイル１４６に通電する電流の大きさがフィードバ
ック制御され調整される。なお、本実施例による超磁歪
部材１４０を用いた減圧弁２００では、絞り面積を変動
させる際のヒステリシス分が殆ど生じないため、コモン
レールＣ／Ｒ内の燃圧を極めて短時間に所望のように調
整制御することができる。
【００３８】このように、本実施例の電磁式流体制御装
置としての減圧弁２００は、バルブボデー１２０内を往
復動され、バルブボデー１２０の一端側に形成された弁
座１２１に着座／離座することで流体通路を閉／開する
ボール１３１を先端に把持するバルブニードル１３０
と、バルブニードル１３０が挿嵌されると共に、弁座１
２１と反対側に移動自在でスプリング１３５を介在させ
当接させ配設した超磁歪材料からなる円柱形状の超磁歪
部材１４０と、バルブボデー１２０に固設され、超磁歪
部材１４０を収納すると共に、外周囲にボビン１４５に
巻回されたコイル１４６を配設したボデーアダプタ１１
０とを具備し、超磁歪部材１４０は、コイル１４６への
通電時、スプリング１３５の付勢力に抗して弁座１２１
と反対側に伸張され、バルブニードル１３０の先端に把
持されたボール１３１の弁座１２１への着座状態から離
座方向へのリフト量を設定するものである。
置としての減圧弁２００は、バルブボデー１２０内を往
復動され、バルブボデー１２０の一端側に形成された弁
座１２１に着座／離座することで流体通路を閉／開する
ボール１３１を先端に把持するバルブニードル１３０
と、バルブニードル１３０が挿嵌されると共に、弁座１
２１と反対側に移動自在でスプリング１３５を介在させ
当接させ配設した超磁歪材料からなる円柱形状の超磁歪
部材１４０と、バルブボデー１２０に固設され、超磁歪
部材１４０を収納すると共に、外周囲にボビン１４５に
巻回されたコイル１４６を配設したボデーアダプタ１１
０とを具備し、超磁歪部材１４０は、コイル１４６への
通電時、スプリング１３５の付勢力に抗して弁座１２１
と反対側に伸張され、バルブニードル１３０の先端に把
持されたボール１３１の弁座１２１への着座状態から離
座方向へのリフト量を設定するものである。
【００３９】つまり、ボデーアダプタ１１０内に収納さ
れた超磁歪材料からなる円筒形状の超磁歪部材１４０
が、その外周囲に配設されたボビン１４５に巻回された
コイル１４６に通電される電流によって、スプリング１
３５の付勢力に抗して弁座１２１と反対側に伸張され、
バルブニードル１３０の先端に把持されたボール１３１
のバルブボデー１２０に形成された弁座１２１から離座
方向となるリフト量が設定される。これにより、減圧弁
２００の流体通路におけるリフト量が精密に制御され、
この結果、流体通路の絞り面積Ｓが好適に設定される。
れた超磁歪材料からなる円筒形状の超磁歪部材１４０
が、その外周囲に配設されたボビン１４５に巻回された
コイル１４６に通電される電流によって、スプリング１
３５の付勢力に抗して弁座１２１と反対側に伸張され、
バルブニードル１３０の先端に把持されたボール１３１
のバルブボデー１２０に形成された弁座１２１から離座
方向となるリフト量が設定される。これにより、減圧弁
２００の流体通路におけるリフト量が精密に制御され、
この結果、流体通路の絞り面積Ｓが好適に設定される。
【００４０】また、本実施例の電磁式流体制御装置とし
ての減圧弁２００の超磁歪部材１４０は、コイル１４６
への通電電流が大きいほど、弁座１２１と反対側に伸張
され、バルブニードル１３０のリフト量が大きくなるよ
う設定するものである。つまり、コイル１４６に通電さ
れる電流が大きいほど超磁歪部材１４０の伸張量が大き
くなり、超磁歪部材１４０が弁座１２１と反対側にバル
ブニードル１３０を移動させることとなり、結果とし
て、バルブニードル１３０のリフト量が大きくなる。こ
のため、例えば、この減圧弁２００がコモンレールＣ／
Ｒに接続されると、そのコモンレールＣ／Ｒ内の燃圧が
コイル１４６に通電される電流の大きさによって所望の
値に調整制御される。
ての減圧弁２００の超磁歪部材１４０は、コイル１４６
への通電電流が大きいほど、弁座１２１と反対側に伸張
され、バルブニードル１３０のリフト量が大きくなるよ
う設定するものである。つまり、コイル１４６に通電さ
れる電流が大きいほど超磁歪部材１４０の伸張量が大き
くなり、超磁歪部材１４０が弁座１２１と反対側にバル
ブニードル１３０を移動させることとなり、結果とし
て、バルブニードル１３０のリフト量が大きくなる。こ
のため、例えば、この減圧弁２００がコモンレールＣ／
Ｒに接続されると、そのコモンレールＣ／Ｒ内の燃圧が
コイル１４６に通電される電流の大きさによって所望の
値に調整制御される。
【００４１】そして、本実施例の電磁式流体制御装置と
しての減圧弁２００は、超磁歪部材１４０の超磁歪材料
がＴb-Ｄy の希土類金属を含む合金から形成されてお
り、このものは、強磁性体に磁界を印加して磁化する
と、磁化の大きさに応じて外形が変形する磁気弾性材料
のうち、電気機械結合係数が大きく飽和磁歪が著しく大
きな値を示す磁歪特性に優れており、その伸張量の調整
範囲を大きくできるため、流体通路の絞り面積Ｓが好適
に設定される。
しての減圧弁２００は、超磁歪部材１４０の超磁歪材料
がＴb-Ｄy の希土類金属を含む合金から形成されてお
り、このものは、強磁性体に磁界を印加して磁化する
と、磁化の大きさに応じて外形が変形する磁気弾性材料
のうち、電気機械結合係数が大きく飽和磁歪が著しく大
きな値を示す磁歪特性に優れており、その伸張量の調整
範囲を大きくできるため、流体通路の絞り面積Ｓが好適
に設定される。
【００４２】ところで、上記実施例では、バルブニード
ル１３０の先端に把持されたボール１３１がバルブボデ
ー１２０の弁座１２１に着座する構成としたが、本発明
を実施する場合には、これに限定されるものではなく、
バルブニードル１３０の先端を円錐形状とし、このバル
ブニードル１３０の円錐形状部分がバルブボデー１２０
の弁座１２１に直接、着座するような構成とすることも
できる。
ル１３０の先端に把持されたボール１３１がバルブボデ
ー１２０の弁座１２１に着座する構成としたが、本発明
を実施する場合には、これに限定されるものではなく、
バルブニードル１３０の先端を円錐形状とし、このバル
ブニードル１３０の円錐形状部分がバルブボデー１２０
の弁座１２１に直接、着座するような構成とすることも
できる。
【図１】 図１は本発明の実施の形態の第１実施例にか
かる電磁式流体制御装置が適用された減圧弁の構成を示
す断面図である。
かる電磁式流体制御装置が適用された減圧弁の構成を示
す断面図である。
【図２】 図２は図１の減圧弁の作動状態を示す断面図
である。
である。
【図３】 図３は図１及び図２の減圧弁の作動特性を示
す説明図である。
す説明図である。
【図４】 図４は本発明の実施の形態の第２実施例にか
かる電磁式流体制御装置が適用された減圧弁の構成を示
す断面図である。
かる電磁式流体制御装置が適用された減圧弁の構成を示
す断面図である。
【図５】 図５は図４の減圧弁の作動状態を示す断面図
である。
である。
【図６】 図６は図４及び図５の減圧弁の作動特性を示
す説明図である。
す説明図である。
１０ ボデーアダプタ
２０ バルブボデー
２１ 弁座
３０ バルブニードル
３５ スプリング
４０ 超磁歪部材
４５ ボビン
４６ コイル
１００ 減圧弁（電磁式流体制御装置）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC09 AD12 BA00
BA51 CB07U CB12 CB15
CB16 CC01 CD15 CE27 CE31
DA01 DC18
3H059 AA08 BB05 CD05 CE04 DD01
EE01 FF09 FF13 FF16
Claims (5)
- 【請求項１】 バルブボデー内を往復動され、前記バル
ブボデーの一端側に形成された弁座に着座／離座するこ
とで流体通路を閉／開するバルブニードルと、 前記バルブニードルの前記弁座と反対側で、スプリング
を介在させ所定間隔を隔てて対向させ配設した超磁歪材
料からなる円柱形状の超磁歪部材と、 前記バルブボデーに固設され、前記超磁歪部材を収納す
ると共に、外周囲にボビンに巻回されたコイルを配設し
たボデーアダプタとを具備し、 前記超磁歪部材は、前記コイルへの通電時、前記スプリ
ングの付勢力に抗して前記弁座側に伸張され、前記バル
ブニードルの前記弁座への着座状態から離座方向へのリ
フト量を規制することを特徴とする電磁式流体制御装
置。 - 【請求項２】 前記超磁歪部材は、前記コイルへの通電
電流が大きいほど、前記弁座側に伸張され、前記バルブ
ニードルのリフト量が小さくなるよう規制することを特
徴とする請求項１に記載の電磁式流体制御装置。 - 【請求項３】 バルブボデー内を往復動され、前記バル
ブボデーの一端側に形成された弁座に着座／離座するこ
とで流体通路を閉／開するバルブニードルと、 前記バルブニードルが挿嵌されると共に、前記弁座と反
対側に移動自在でスプリングを介在させ当接させ配設し
た超磁歪材料からなる円筒形状の超磁歪部材と、 前記バルブボデーに固設され、前記超磁歪部材を収納す
ると共に、外周囲にボビンに巻回されたコイルを配設し
たボデーアダプタとを具備し、 前記超磁歪部材は、前記コイルへの通電時、前記スプリ
ングの付勢力に抗して前記弁座と反対側に伸張され、前
記バルブニードルの前記弁座への着座状態から離座方向
へのリフト量を設定することを特徴とする電磁式流体制
御装置。 - 【請求項４】 前記超磁歪部材は、前記コイルへの通電
電流が大きいほど、前記弁座と反対側に伸張され、前記
バルブニードルのリフト量が大きくなるよう設定するこ
とを特徴とする請求項３に記載の電磁式流体制御装置。 - 【請求項５】 前記超磁歪部材は、Ｔb （テルビウム）
−Ｄy （ジスプロシウム）の希土類金属を含む合金から
なる超磁歪材料にて形成することを特徴とする請求項１
乃至請求項４の何れか１つに記載の電磁式流体制御装
置。
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