JP2005265097A - 比例制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁シール力の調整を簡単容易に行うことができ、ヒステリシスの発生を抑制でき、あわせて、ムービングコイルの傾斜を防止することができる新規な比例制御弁を提供する。
【解決手段】 ムービングコイル３０に通電される電圧又は電流を制御することにより弁体部３５が弁室６３内の弁座６４に対して進退して該弁室６３を流通する流体の圧力を制御する制御弁において、ムービングコイル３０は、その進退方向の弁室６３側を第１板バネ４０及び反弁室６３側を第２板バネ４５によってボディ本体１１に保持されているとともに、内側磁極１５との間に介設された荷重調整用コイルばね５０によって第１板バネ４０側へ付勢されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、コントローラ等の制御部からの入力信号に比例して流体の制御を行う比例制御弁に関する。

従来、入力信号に比例して流体の圧力制御を行う比例制御弁として、コイル、固定鉄心、コイルに対する励磁作用によって変位するプランジャー、及びプランジャーと一体的に変位する弁体部を備えたプランジャー型制御弁（例えば、特許文献１）と、磁界を発生する永久磁石等の磁石部、該磁石部による磁界に交叉する巻線を有し該巻線の軸方向に進退可能なムービングコイル、及びこのムービングコイルに一体に取り付けられた弁体部を備えたムービングコイル型制御弁が知られている。このうち、ムービングコイル型のものが、プランジャー型に比してヒステリシス（履歴現象）をより小さくできるとされている。

図５に現在市販されているムービングコイル型の比例制御弁７０の一例を示す。この制御弁７０は、ムービングコイル９０に通電される電圧又は電流を制御することにより、該ムービングコイル９０の前端に形成された弁体部９５が弁室１１３内の弁座１１４に対して進退して該弁室１１３を流通する流体を制御するものである。図において符号７１ａ，７１ｂはボディ本体部、７２は磁石部、７３は通気孔、７５は磁石部７２を取り付ける取付ブロック、７６は取付ねじ、９１はムービングコイル９０の巻線部、９２は同じくそのボビン、１００は板バネ、Ｂは板バネ１００の止めねじ、１１０はバルブブロック、１１１は被制御流体の流入部、１１２は同じく流出部、１１５は弁座ブロックである。

この従来のムービングコイル型制御弁にあっては、図示したように、ムービングコイル９０の弁体部９５が板バネ１００の付勢力によって弁座１１４をシールする構造であるために、弁シール力の調整が難しいという問題があった。また、板バネ１００はばね定数が大きいために、その圧力特性にヒステリシスが発生することが避けられない。さらに、ムービングコイル９０が弁室１１３側の板バネ１００のみによって保持されているので、設置面の傾斜によりムービングコイル９０が傾斜し、その弁体部９５と弁座１１４との間に隙間が発生するおそれがあった。
特開２００１―２１０５９号公報

この発明は、前記の点に鑑みなされたもので、弁シール力の調整を簡単容易に行うことができ、ヒステリシスの発生を抑制でき、あわせて、ムービングコイルの傾斜を防止することができる新規な比例制御弁を提供することを目的とする。

すなわち、請求項１の発明は、ボディ本体と、前記ボディ本体に固定され所定方向の磁界を発生する内側磁極と、前記ボディ本体に固定され前記内側磁極とともに所定方向の磁界を発生する外側磁極と、前記内側磁極及び外側磁極による磁界に交叉する巻線部を有し該巻線部の軸方向に進退可能なムービングコイルと、前記ムービングコイルに一体に形成された弁体部とを備え、前記ムービングコイルに通電される電圧又は電流を制御することにより前記弁体部が弁室内の弁座に対して進退して該弁室を流通する流体の圧力を制御する制御弁において、前記ムービングコイルは、その進退方向の弁室側を第１板バネ及び反弁室側を第２板バネによって前記ボディ本体に保持されているとともに、前記内側磁極との間に介設された荷重調整用コイルばねによって前記第１板バネ側へ付勢されていることを特徴とする比例制御弁に係る。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記荷重調整用コイルばねは調節ねじの進退によってその付勢力の調整が可能である比例制御弁に係る。

この発明の比例制御弁によれば、ムービングコイルが、その進退方向の弁室側を第１板バネ及び反弁室側を第２板バネによって前記ボディ本体に保持されているとともに、内側磁極との間に介設された荷重調整用コイルばねによって前記第１板バネ側へ付勢されたものであるため、従来の技術のような一枚の板バネの付勢力によって弁座をシールする制御弁と比較して、弁シール力をコイルばねの荷重により調整ができ、弁室を流通する流体圧力を所望のものに容易に調整することが可能となる。また、荷重調整用コイルばねとしてばね定数が極めて低く設計できるコイルばねを採用することにより、ヒステリシスのない圧力特性を得ることができる。さらに、第２板バネによってムービングコイルがセンタリングされるので、設置面の傾斜による弁体部と弁座との間に隙間の発生を防止することができる。

また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記荷重調整用コイルばねは調節ねじの進退によってその付勢力の調整を可能としたものであるから、一旦装備されたコイルばねの荷重調整を事後的に、微調整を含めて簡単に行うことができる。

以下添付の図面に従って本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る比例制御弁を示す断面図、図２は図１の２−２線で切断した断面図、図３は図１の３−３線で切断した断面図、図４は実施例の比例制御弁の圧力特性実験の結果を示すグラフである。

図１に示したように、この発明の比例制御弁１０は、ボディ本体１１と、前記ボディ本体１１に固定され所定方向の磁界を発生する内側磁極１５と、前記ボディ本体１１に固定され前記内側磁極とともに所定方向の磁界を発生する外側磁極２０と、前記内側磁極１５及び外側磁極２０による磁界に交叉する巻線部３１を有し該巻線部３１の軸方向に進退可能なムービングコイル３０と、前記ムービングコイル３０に一体に取り付けられた弁体部３５とを備え、前記ムービングコイル３０に通電される電圧又は電流（ここでは電流）を制御することにより、前記弁体部３５が弁室６３内の弁座６４に対して進退して該弁室６３を流通する流体（ここではエア）の圧力を制御するものに係る。そして、前記ムービングコイル３０は、その進退方向の弁室側を第１板バネ４０によって、及び反弁室側を第２板バネ４５によって前記ボディ本体１１に保持されているとともに、前記内側磁極１５との間に介設された荷重調整用コイルばね５０によって前記第１板バネ４０側へ付勢されていることを特徴とする。図１において、符号６０はバルブブロック、６１は被制御流体（エア）の流入部、６２は同じく流出部をそれぞれ表す。

ボディ本体１１は、この実施例では図示のとおり、図の上部の第一ボディ本体部１１ａと、外側磁極２０を介して図の下部の第二ボディ本体部１１ｂに分割されている。第二ボディ本体１１ｂには、被制御流体が流通するバルブブロック６０が連設される。

内側磁極１５は、この実施例では、図示のように、リング状の永久磁石に有り、該永久磁石は前記第一ボディ本体部１１ａに磁性体からなる取付部材１６によって固定されている。前記内側磁極１５は、図の上下方向に磁界を発生するように配置されている。

外側磁極２０は、鉄等の磁性体よりなり、第一ボディ本体部１１ａと第二ボディ本体１１ｂによって固定されている。この外側磁極２０は前記内側磁極１５とともに磁界を発生し磁気回路を構成する。

ムービングコイル３０は、中空円筒形のボビン３２に巻線部３１が内側磁極１５及び外側磁極２０による磁界に交叉するように巻回されたもので、内側磁極１５と外側磁極２０との間の空間１２に配置されて、巻線部３１の軸方向に進退可能となるように構成されている。すなわち、磁界を発生する内側磁極１５及び外側磁極２０によって形成された磁気回路中に、内側磁極１５及び外側磁極２０の磁界に交差する巻線部３１を有するムービングコイル３０を配置し、巻線部３１に所定の電流が流れると、該電流と直交する磁界との相互作用によってムービングコイル３０が巻線部３１の軸方向に進退する。ムービングコイル３０の移動量は巻線部３１に通電される電流又は電圧によって制御される。

弁体部３５は、ムービングコイル３０に一体に形成されており、該ムービングコイル３０の移動とともに弁室６３内の弁座６４に対して進退して弁室６３内を流通する流体の圧力を制御する。実施例では、ムービングコイル３０に通電することによってムービングコイル３０が後退し、これと一体に弁体部３５が弁座６４から離間して弁室６３を流通する流体の圧力を制御するようになっている。従って、電流又は電圧の大きさを変化させることによって、被制御流体の圧力をその変化に比例して制御することができる。

この発明において、ムービングコイル３０は、その進退方向の弁室６３側を第１板バネ４０及び反弁室６３側を第２板バネ４５によって前記ボディ本体１１に保持されているとともに、前記内側磁極１５との間に介設された荷重調整用コイルばね５０によって前記第１板バネ４０側へ付勢されている。第１板バネ４０及び第２板バネ４５は、この実施例ではステンレスよりなり、図２及び図３に示すように略円形状で、その円周方向にスリット４０Ｓ、４５Ｓが形成されている。図の破線符号Ｂは第１板バネ４０及び第２板バネ４５の止めねじである。

荷重調整用コイルばね５０は、図１に図示したように、ムービングコイル３０の進退方向とそのコイル方向が一致するように内側磁極１５との間に介設される。実施例では、取付部材１６の中央凹部１７に配置されてムービングコイル３０を第１板バネ４０側に付勢している。符号５２はばね受け部材である。この荷重調整用コイルばね５０は、ばねの線径、巻数、コイル径等を調整することにより適宜のばね定数を選択できる等、その特性を容易に変化させることが可能である。

実施例では、図示し請求項２の発明として規定したように、この荷重調整用コイルばね５０は、調節ねじ５３の進退によってその付勢力の調整が可能なように構成されている。調節ねじ５３は、取付部材１６の中芯部１８に中央凹部１７の内底部から刻設された内ねじ部１９と螺合してコイルばね５０のコイル方向に進退し、前記ばね受け部材５２を介して該コイルばね５０を圧縮又は弛緩する。符号５４は調節ねじ５３のロックナット、５５は座金である。

実施例の比例制御弁１０にあっては、ムービングコイル３０の非通電時には、弁体部３５が弁座６４をシールした状態にある。このとき、弁体部３５は、前記ムービングコイル３０の弁室６３側に固定された第１板バネ４０の付勢力、反弁室６３側に固定された第２板バネ４５の付勢力及び荷重調整用コイルばね５０の付勢力の合力によって弁座６４をシールしている。これによって、従来の一枚の板バネの付勢力によって弁座をシールする制御弁と比べて、弁座シール力を容易に調整することができ、特には、荷重調整用コイルばね５０の荷重により、弁座シール力の強弱を容易に調整することが可能となる。その結果、ムービングコイル３０に通電された時の弁体部３５と弁座６４との間の開口量の調整が容易となり、弁室６３を流通する流体の圧力を所望の圧力に制御することができる。

また、この比例制御弁１０にあっては、ムービングコイル３０がその進退方向の前後において第１板バネ４０及び第２板バネ４５によって保持されているので、軸方向に進退可能にセンタリング配置されムービングコイルの傾斜を防止でき、弁体部３５と弁座６４との間に隙間が形成されることが防止される。

本実施例の比例制御弁１０は、ムービングコイル３０が、その進退方向の弁室６３側を第１板バネ４０及び反弁室６３側を第２板バネ４５によって前記ボディ本体１１に保持されているとともに、前記内側磁極１５との間に介設された荷重調整用コイルばね５０によって前記第１板バネ４０側へ付勢されていることにより、ヒステリシスの極めて少ない制御弁とすることができた。このことは、図４に示した実験結果によって確認することができた。

本発明の一実施例に係る比例制御弁を示す断面図である。 図１の２−２線で切断した断面図である。 図１の３−３線で切断した断面図である。 実施例の比例制御弁の圧力特性実験の結果を示すグラフである。 従来の比例制御弁の一例を示す断面図である。

符号の説明

１０ 比例制御弁
１１ ボディ本体
１５ 内側磁極
１６ 取付部材
２０ 外側磁極
３０ ムービングコイル
３１ 巻線部
３５ 弁体部
４０ 第１板バネ
４５ 第２板バネ
５０ 荷重調整用コイルばね
５３ 調節ねじ
６０ バルブブロック
６３ 弁室
６４ 弁座

Claims (2)

1. ボディ本体と、前記ボディ本体に固定され所定方向の磁界を発生する内側磁極と、前記ボディ本体に固定され前記内側磁極とともに所定方向の磁界を発生する外側磁極と、前記内側磁極及び外側磁極による磁界に交叉する巻線部を有し該巻線部の軸方向に進退可能なムービングコイルと、前記ムービングコイルに一体に形成された弁体部とを備え、前記ムービングコイルに通電される電圧又は電流を制御することにより前記弁体部が弁室内の弁座に対して進退して該弁室を流通する流体の圧力を制御する制御弁において、
   前記ムービングコイルは、その進退方向の弁室側を第１板バネ及び反弁室側を第２板バネによって前記ボディ本体に保持されているとともに、前記内側磁極との間に介設された荷重調整用コイルばねによって前記第１板バネ側へ付勢されていることを特徴とする比例制御弁。
2. 前記荷重調整用コイルばねは調節ねじの進退によってその付勢力の調整が可能である請求項１に記載の比例制御弁。

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