JP2013522569A - ファウンテン液のためのバルブ - Google Patents

Abstract

加圧された液体の流れを制御するための電磁弁（１００）であって、弁（１００）は、プランジャ（１１０）の端部が弁座（１２０）と接触する下流の閉位置から、プランジャ（１１０）が弁座（１２０）と接触しない上流の開位置へと移動することができるプランジャ（１１０）を備える。それゆえ液体流のために開口部は開いたままである。プランジャの開位置への移動は第１のコイル（１４０）に電圧を加えることによって制御される。第２のコイル（１３０）は、電圧を加えた際に、閉位置に向かってプランジャ（１１０）を引くように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、加圧された液体の流れを制御するための電磁弁に関し、弁は、プランジャの端部が弁座と接触する下流の閉位置から、プランジャが弁座と接触せず、それゆえ液体流のために開口部を開いたままにする上流の開位置へと移動することができるプランジャを備え、プランジャの開位置への移動は第１のコイルに電圧を加えることによって制御される。

液体の流れを制御するための電磁弁の技術分野において、電磁弁が長い間利用されている。このような弁（バルブ）は一般に、液体が弁座を通過するのを止めるために、弁座と協動するプランジャを備える。スプリングはプランジャを付勢して、液体の流れを密封する位置へと移動させ、すなわち、弁座の上に置かれ、そして、コイルを介した電流から生じた磁場により、プランジャを弁座との接触による密封から引き抜くことができる。

特許文献１において、別個のバルブのためのアクチュエータ装置が開示されており、このアクチュエータはコイル内に配置されたアンカーを備えている。コイルに電圧を加えることで、アンカーは第１の位置から第２の位置へと移動される。スプリングはアンカーを第１の位置に向けて付勢する。さらに、アンカーは保持プレートに連結され、この保持プレートは２つの保持コイルの間に配置される。アンカーが第１または第２の位置に到達すると、保持コイルのいずれかに電圧を加えることによってその位置にアンカーを保持することができる。

公知のタイプの電磁弁は多くの有益な特性を有するが、それらはまた、開く場合における遅延（すなわち、プランジャが弁座から持ち上げられるまで、電圧がコイルに印加される時間）、個体ごとのバリエーション、およびバルブ閉鎖部にプランジャを配置するのが速すぎたことに起因する磨耗に関連する一部の弱点を有する。

公知のタイプの電磁弁の利点は、基本的には、それらが、コスト効率が良く、また、スプリングが弁座に対してプランジャを付勢することに起因して生じる電力故障の場合に閉じられることである。

ドイツ国特許第１０ ２００７ ０５２ ０２２ Ａ１

本発明の目的は、さらに迅速な開き動作（すなわち、バルブが開くまでの、コイルに電圧を印加する時間がより短いこと）、より少ない個体ごとのバリエーション、およびソフトな閉鎖動作を可能にするバルブを提供することである。

本発明に係るバルブは、例えば、ファウンテン液（ｆｏｕｎｔａｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を印刷機に供給するために用いられてよい。

これらおよび他の問題は、電圧印加後にプランジャを閉位置に付勢する第２のコイルを備えるバルブによって解決される。

閉じ動作の間の首尾良い締め具合および円滑な着座を保証するために、弁座と接触するプランジャの端部には円錐形状の表面が備わっていてよい。

プランジャの着座をさらにやわらかくするために、この円錐形状の表面は、円形の平らな表面によって囲まれていてもよい。

弁座の開き動作を制御することができるために、プランジャが閉位置または開位置にあるのかを感知するセンサが提供されてよい。

弁座を介して液体の流れを可能にするために、プランジャには、加圧された液体が上記プランジャを通過することができるための窪み部または開口部が備わっていてよい。

本発明に係る電磁弁の有利な利用の例は、ファウンテン液の印刷機への供給器についてである。

以降、本発明は、添付の図面を参照にして記載される。

図１は、本発明に係るバルブの基本設計を示す略図である。 図２は、さらなる詳細を示す、本発明に係るバルブの略図である。

図１において、本発明に係るバルブ１００の第１の実施形態が示される。バルブ１００は、閉位置（ここでプランジャは開口部１２５が備わった弁座１２０と接触する）から開位置（ここでプランジャは弁座からの接触から離れる）へと移動可能であるプランジャ１１０を備え、その結果、開口部１２５は液体が流れるために開く。

プランジャの動きは２つのコイル１３０、１４０によって制御される。コイル１３０に電圧を加えることによって、プランジャは弁座１２０に向かって移動し、これに対して、コイル１４０に電圧を加えることによって、プランジャは移動して弁座１２０との係合状態から離れる。

プランジャ、弁座１２０、ならびに、そのプランジャの反対側に配置されたインレット１５１が備わり、かつ加圧された液体のためのインレットが備わったアンカー１５０は、磁気的に伝導、すなわち磁気的に「ソフトな」材料、例えばフェライト系ステンレス合金からできている。アンカー１５０は、液体をバルブの中に入れるための開口部が備わっている。その結果、プランジャは使用の際に加圧された液体に包囲される。加圧された液体がプランジャを通過することができるように、アンカー１５０の端部からプランジャ１１０の弁座１２０の端部へと延びる窪み部（図示せず）が備わっていてもよい。

図２において、図１のバルブはさらに詳細に示される。図２に見ることができるように、プランジャ１１０は、円錐形状の端部１０５が備わっており、この端部は、開口部１２５の対応する形状と協動する。さらに、プランジャ１１０は、円錐形状の端部を囲む平らな部分１０７が備わっており、この平らな部分は、弁座の対応する平らな部分と協動する。プランジャの円錐形状部分と弁座の平らな部分の目的は後に説明する。

弁座の反対側の端部において、プランジャ１１０およびアンカー１５０には、アンカー１５０のインレット１５１を囲む、対応する円錐形状の表面１０８、１５３および平らな部分１０９、１５４が備わっている。

さらに、プランジャ１１０はコンジット１１２が備わっており、コンジットは、アンカー１５０からプランジャの中央部分まで延びており、この中央部分の位置から、コンジットはプランジャの外周まで延びている。

２つのコイル１３０、１４０は、部分的に、各々、弁座１２０およびアンカー１５０を囲む。上述したように、弁座およびアンカーは磁気的に「ソフトな」材料からできており、これは、材料が容易に磁化されるということを意味する。プランジャもまた同等の特性を有する材料からできている。

コイル１３０、１４０、弁座１２０、およびアンカー１５０、ならびにプランジャ１１０は、ハウジング１６０内に入っている。ハウジングは、例えばプラスチックまたはアルミニウムなど、任意の非磁性材料からできていてよい。一実施形態に係るハウジング１６０は、加圧された液体のためのインレット１７０、ケーブル開口部１８０、および加圧された気体のためのインレット１９０を備える。加圧された液体のためのインレット１７０は、アンカー１５０のインレット１５１に連結され、これに対して、開口部１９０は、エアキャップ（図示せず）の取付け用に構成されたソケット２００に連結される。

少なくとも３つの制御ケーブルＧ、Ｃ１３０、およびＣ１４０がコイル１３０および１４０に連結される。ケーブルＧは、コイル１３０、１４０両方に連結される共通の接地ケーブルであり、これに対してケーブルＣ１３０はコイル１３０に連結され、ケーブルＣ１４０はコイル１４０に連結される。

液体流がバルブ１００を介して流れることができるように、コイル１４０は、Ｃ１４０ケーブルおよび共通の接地ケーブルＧに電圧を印加することによって電圧が加えられる。電磁コイルの技術分野において周知であるように、コイルへの電圧の印加は、すぐさま電流をコイルに生じさせない（そしてコイルを介した電流は、所望の電磁場を生じさせるものである）。しかしながら、必要な電流が到達すると、プランジャは、コイル内の電流によって生じた磁場に起因して、弁座１２０の開口部との接触から移動される。上述したように、アンカー１５０は好ましくは、電磁的に「ソフトな」材料からできており、これは、磁場の強さを向上させる。

アンカー１５０およびコイル１４０の磁場は、アンカー１５０へ向かうプランジャ１１０の移動を加速させる。アンカー上へのプランジャのインパクトを低減するために、プランジャがアンカーに接触する前に、コイル１３０に電圧が加えられてよい。コイル１３０を介した電流はその動きを減速させる。

さらに、インパクトは、円錐形状の表面１０８とその反対作用の表面１５３ならびに平らな部分１０９、１５４に起因して緩和される。理解されるように、そのような表面間のスペースは、インパクトの前に液体で満たされ、その場合の液体は、外に締め出されなければならない。そうした液体の締め出しによって、インパクト前にプランジャが減速する。

プランジャがアンカー１５０と接触すると、コイル１４０を流れる電流は著しく低減されてもよい。例えばバルブのために、コイルを駆動するために利用可能である特別な回路（いわゆる「ピークホールド」回路）が存在する。このような回路は、電気エネルギーを節約し、コイル１４０における熱の放出を低減する。「ピークホールド」回路は、コイル１３０のために用いられてもよい。

バルブ１００を閉じるために、コイル１４０への電流は止められるが、ここでは、コイルへの電流が急速に止められた場合、コイルの電圧が非常に高いレベルにまで急上昇する場合があるということを忘れてはならないことが重要である。コイル１４０への電流が止められた後、プランジャが、加圧された液体の力によって駆動されて、弁座１２０と接触する位置に移動するまで待機することができ、あるいは、プランジャの弁座１２０への移動を加速させるために電圧をコイル１３０に印加することができる。

本発明の別の実施形態において、以下の方法の工程によってバルブの非常に迅速な開閉を達成することができる：
コイルの第１に電圧を加える；
コイルの第２に電圧を加える；
コイルの第２を流れる所定の電流が達成されるまでコイルの第２の電圧を保持する；
コイルの第１への電流を止める。

上述の方法の工程によって、現在の位置から反対の位置に向かってプランジャを付勢する磁場は、コイルの第１への電流が止められた場合に、プランジャが移動し始める前に、達成される。上述の方法の工程は、バルブの開閉両方が可能であり、文字通り、コイルの第１およびコイルの第２は、本記載が閉じ手順および開き手順の両方を網羅するために上述で用いられている。

プランジャと弁座との間の閉じた場合のインパクトは、すなわち円錐形状の表面１０５と平らな部分１０７との間の液体の締め出しによる、ならびにコイル１４０の任意の加圧による、開き時におけるプランジャとアンカーとの間のインパクトと同様に緩和される。

プランジャおよび弁座の設計は、液体が加圧されてプランジャが弁座上に着座するとバルブを「自動閉鎖」する。それゆえ、プランジャが弁座上に着座しても、コイル１３０に電圧を加える必要はない。

バルブの設計はバルブを自動閉鎖にするけれども、バルブが閉じている間のコイル１３０への加圧は、その閉鎖をより迅速かつ予測可能にし、それゆえ、開き時間の精度を上昇させる。

一部の実施形態において、バルブ１００にはセンサ２１０が備わっていてもよい。このセンサは、例えば、プランジャの移動で生じるインダクタンスに関する差を感知するさらなるコイルであってもよく、あるいは、プランジャの移動を感知する光学センサであってもよい。任意のセンサ２１０からの信号は、コイル１３０、１４０への電流を制御するために用いられてもよい（例えば、コイルへの電圧の印加が、プランジャの移動開始まで維持され、その後、電圧の印加が保持電流に取って代わられる）。

理解されるように、例えば添付の特許請求の範囲の請求項によって規定されるように、本発明の範囲から逸脱することなく、上述で述べられているようなバルブ１００に対して多くの可能な修正が存在している。

（材料と寸法）一実施形態において、プランジャ１１０、弁座１２０、およびアンカー１５０は、全て、フェライト系ステンレス合金から作製される。コイル１３０、１４０は、直径０．２８０ｍｍを有する銅線が４５０回巻きつけられて成り得る。プランジャの直径は、８ｍｍであってもよく、その長さは約１４ｍｍであってもよい。

Claims (6)

1. 加圧された液体の流れを制御するための電磁弁（１００）であって、
   前記弁（１００）は、プランジャ（１１０）の端部が弁座（１２０）と接触する下流の閉位置から、前記プランジャ（１１０）が前記弁座（１２０）と接触せず、それゆえ液体流のために開口部を開いたままにする上流の開位置へと移動することができる、プランジャ（１１０）を備え、
   前記プランジャの前記開位置への移動は第１のコイル（１４０）に電圧を加えることによって制御され、
   第２のコイル（１３０）は、電圧を加えた際に、前記閉位置に向かって前記プランジャ（１１０）を引くように構成されていることを特徴とする、電磁弁（１００）。
2. 前記弁座と接触する前記プランジャの端部には円錐形状の表面（１０５）が備わっている、請求項１に記載の電磁弁（１００）。
3. 前記円錐形状の表面（１０５）は、円形の平らな表面（１０７）によって囲まれている、請求項２に記載の電磁弁（１００）。
4. 前記プランジャが閉位置または開位置にあるのかを感知するセンサ（２１０）をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電磁弁（１００）。
5. 前記プランジャには、加圧された液体が前記プランジャを通過することができるための窪み部または開口部が備わっている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電磁弁（１００）。
6. ファウンテン液を印刷機に供給するための、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電磁弁の使用。

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