JP2015075227A - 電磁式制御弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】電磁駆動部の電磁力と設定調整部の調整ばねのばね力とのつり合いをとり、弁体の開度を比例的に変化させる電磁式制御弁において、弁棒の端部と受け部材の溶接箇所に剥がし方向の力が作用することを回避して破損を防止する。【解決手段】弁棒3の端部に固着した受け部材7を設定調整部8のボール84により弁閉方向に付勢する。電磁駆動部5のプランジャ6に円筒状のストッパ部材63を設ける。ストッパ部材63の吸引子52側の端部にすり鉢状のテーパ面63bを形成する。受け部材7のストッパ部材63側の端面を、ボール84の中心を中心とする球面からなる摺動面7aとする。弁棒3の揺動時に、受け部材7の摺動面7aをストッパ部材63のテーパ面63bに沿って摺動させる。【選択図】図1
Description
本発明は、電磁式制御弁に関し、電磁駆動部に電流を通電することにより生じる電磁力と設定調整部の付勢力とのつり合いをとることにより、弁体の開度を比例的に変化させる電磁式制御弁に関する。
従来、この種の電磁式制御弁として、例えば特開2011−169415号公報(特許文献1)に開示されたものがある。図11はこの特許文献1の電磁式制御弁の概略を説明する図である。この従来の電磁式制御弁は、弁ハウジング10内に弁体20aを有する弁棒20を配設し、電磁駆動部30の電磁コイル30aへ通電して吸引子30bで発生する電磁力によりプランジャ30cを駆動し、弁棒20を軸線L方向に変位させ、弁体20aにより弁ポート10cの開度調節を行うものである。
また、電磁駆動部30の電磁力と設定調整部40の調整ばね40aのばね力とのつり合いをとる。さらに、一次側ポート10aに連通する均圧室10dと二次側ポート10bとの差圧による力をダイヤフラム50(感圧部)で弁体20aに伝達する。そして、一次側ポート10aと二次側ポート10bとの差圧により弁体20aに作用する力をこのダイヤフラム50による力でキャンセルする。これにより、差圧により弁体20aに作用する力の影響を無くし、少ない通電量で弁ポート10cの開度を比例的に変化させるものである。
また、弁棒20の連結ロッド20bの端部には筒状の抜け止め部材(受け部材)60が嵌め込まれ、この抜け止め部材60と連結ロッド20bの端部は溶接により固着されている。抜け止め部材60はプランジャ30c側の端部に鍔状部60aを有し、この鍔状部60aは、プランジャ30cの吸引子30b側の対向面に接触した状態となっている。さらに、設定調整部40は、調整ばね40aで付勢されるばね受け40bに当接するボール40cを有している。そして、調整ばね40aのばね力は、ばね受け40b、ボール40c及び抜け止め部材60を介して弁棒20に伝達されるようになっている。
前記従来の電磁式制御弁では、弁開時に一次側ポート10aから二次側ポート10bに流れる流体、あるいは、逆方向で二次側ポート10bから一次側ポート10aに流れる流体が、弁棒20に横から当たるため、弁棒20が揺動することがある。ダイヤフラム50は、圧力が加わることにより発生する復元力により弁棒20の下端部で、軸線Lに対してある程度の求心作用をするが、特に均圧室10dと二次側ポート10bとの差圧が小さいとき、ダイヤフラム50の求心作用が低下して、弁棒20が揺動しやすくなる。特に弁棒20は長尺であり、ボール40cと抜け止め部材60との当接箇所から離れた位置となる一次側ポート10aに対応する位置や二次側ポート10bに対応する位置での流体の流れの力により弁棒20が揺動する力が作用しやすい。
プランジャ30cの吸引子30b側の端面に抜け止め部材(受け部材)60の鍔状部60aが接触した状態で弁棒20に揺動する力が作用すると、弁棒20の連結ロッド20bに弁棒20の傾きに対する反力が作用し、連結ロッド20bの端部と抜け止め部材60との溶接箇所に剥がし方向の力が加わり、この繰り返しにより溶接箇所が破損する恐れがある。
本発明は、設定調整部により弁棒の端部に固着された受け部材を介して弁棒を弁閉側に付勢し、電磁駆動部の電磁力と設定調整部の付勢力とのつり合いをとることにより、弁体の開度を比例的に変化させる電磁式制御弁において、弁棒の端部と受け部材の溶接箇所に剥がし方向の力が加わらないようにして、破損を防止することを課題とする。
請求項1の電磁式制御弁は、円筒状のケースに固定され電磁コイルへの通電により電磁力を発生する吸引子と、前記ケース内で前記吸引子に対向して前記電磁力によりケースの軸方向に移動可能な電磁可動部と、前記電磁可動部の中心を貫通して前記軸方向に移動可能に配設されるとともに弁ポートを開閉する弁体を備えた弁棒と、前記弁棒の前記吸引子側端部に嵌め込まれ固着された円筒状の受け部材と、前記弁体と前記電磁可動部との間に配設されて該電磁可動部を前記受け部材に当接させるように付勢する付勢手段と、前記吸引子の挿通孔から前記受け部材を介して前記弁棒を弁閉側に付勢する設定調整部と、を備え、前記電磁駆動部の電磁力と前記設定調整部の付勢力とのつり合いにより、前記弁ポートの開度を比例的に変化させる電磁式制御弁において、前記受け部材の前記電磁可動部側の摺動面を前記軸線上の一点を中心とする球面とし、該球面の中心を揺動中心として前記受け部材及び前記弁棒を揺動可能にしたことを特徴とする。
請求項2の電磁式制御弁は、請求項1に記載の電磁式制御弁であって、前記設定調整部は、前記吸引子の前記挿通孔内に配置されるとともに、この挿通孔に挿通可能なクリアランスを有するボールを介して前記受け部材を付勢し、前記受け部材の前記電磁可動部側の摺動面の球面の中心が、前記ボールの中心に一致していることを特徴とする。
請求項3の電磁式制御弁は、請求項1または2に記載の電磁式制御弁であって、前記電磁可動部がプランジャと該プランジャの中心に前記吸引子側から嵌合されたストッパ部材とから構成され、前記受け部材の前記摺動面を前記ストッパ部材に当接させるとともに、前記ストッパ部材が前記吸引子に当接することで前記プランジャが前記吸引子に吸着するのを規制するようにしたことを特徴とする。
請求項4の電磁式制御弁は、請求項1または2に記載の電磁式制御弁であって、前記電磁可動部がプランジャであり、前記吸引子の中心に前記プランジャ側から嵌合されたストッパ部材が設けられ、前記受け部材の前記摺動面を前記プランジャに当接させるとともに、前記ストッパ部材が前記プランジャに当接することで前記プランジャが前記吸引子に吸着するのを規制するようにしたことを特徴とする。
請求項5の電磁式制御弁は、請求項3に記載の電磁式制御弁であって、前記弁棒が前記プランジャと前記ストッパ部材とを貫通するとともに、前記弁棒と前記プランジャの間、前記弁棒と前記ストッパ部材と、前記プランジャと前記ストッパ部材との間、及び、前記プランジャと前記ケースとの間に、それぞれクリアランスが設けられ、前記プランジャと前記ストッパ部材との間のクリアランスが、前記プランジャと前記ケースとの間のクリアランスより大きく設定されていることを特徴とする。
請求項6の電磁式制御弁は、請求項1または2に記載の電磁式制御弁であって、前記電磁可動部がプランジャであり、前記受け部材の前記プランジャ側の端部に鍔状のストッパ部が形成され、前記ストッパ部の前記プランジャ側の面を前記摺動面とするとともに、前記ストッパ部が前記吸引子に当接することで前記プランジャが前記吸引子に吸着するのを規制するようにしたことを特徴とする。
請求項7の電磁式制御弁は、第1のポートと第2のポートとの間に弁室と前記弁ポートとが形成され、第1のポートと第2のポートとの差圧により前記弁体に作用する力を、感圧部に加わる弁室と均圧室との差圧により前記弁体に作用する力で相殺するようにした、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電磁式制御弁であって、前記電磁可動部、前記設定調整部、前記均圧室及び前記感圧部を、前記弁ポートの軸線上で前記弁体に対して前記弁ポートとは反対側に設けるとともに、前記弁体を有する弁棒に前記弁ポートと前記均圧室とを導通する均圧路を形成したことを特徴とする。
請求項8の電磁式制御弁は、請求項7に記載の電磁式制御弁であって、前記弁室の前記感圧部側の端部に前記弁体が遊嵌するガイド孔が形成され、前記弁体の前記感圧部側の外周に複数のガイドボールを備え、前記ガイド孔に前記ガイドボールが接触することにより、前記弁棒の揺動を規制するようにしたことを特徴とする。
請求項9の電磁式制御弁は、請求項7または8に記載の電磁式制御弁であって、前記感圧部が、前記弁室と前記均圧室との間に配設され前記弁体に接続された可撓性のダイヤフラムであることを特徴とする。
請求項10の電磁式制御弁は、請求項7乃至9のいずれか一項に記載の電磁式制御弁であって、前記第1のポートまたは第2のポートのうちの少なくとも流体が流入する側のポートにフィルタを備えたことを特徴とする。
請求項1の電磁式制御弁によれば、受け部材の電磁可動部側の摺動面が軸線上の一点を中心とする球面とされ、この球面の中心を揺動中心として受け部材と弁棒が揺動可能となっているので、弁棒の揺動時に受け部材は電磁可動部と球面の摺動面で接触した状態で摺動し、弁棒の吸引子側の端部に嵌めこまれた円筒状の受け部材との固着部に剥がし方向の力が加わらず、故障を防止することができる。
請求項2の電磁式制御弁によれば、請求項1の効果に加えて、受け部材及び弁棒は設定調整部のボールの中心を揺動中心として揺動可能であり、受け部材及び弁棒は電磁可動部に対してより正確に揺動する。
請求項3の電磁式制御弁によれば、請求項1または2の効果に加えて、ストッパ部材によりプランジャが吸引子に吸着(密着)されるのを防止でき、全開状態から弁閉方向に制御するときの電流−開度の特性にヒステリシスが生じるのを防止できる。
請求項4の電磁式制御弁によれば、請求項1または2の効果に加えて、ストッパ部材によりプランジャが吸引子に吸着(密着)されるのを防止でき、全開状態から弁閉方向に制御するときの電流−開度の特性にヒステリシスが生じるのを防止できる。
請求項5の電磁式制御弁によれば、請求項3の効果に加えて、ストッパ部材及び弁棒がプランジャに対して横方向に移動できるため、プランジャが軸線Lと直交する方向に変位したとしても、ストッパ部材はプランジャに接触しないので、弁棒を当該電磁式制御弁の中心に位置に保持できる。これにより、弁体は弁ポート周りの弁座に対して傾くことがなく弁漏れを防止できる。
請求項6の電磁式制御弁によれば、請求項1または2の効果に加えて、ストッパ部によりプランジャが吸引子に吸着(密着)されるのを防止でき、全開状態から弁閉方向に制御するときの電流−開度の特性にヒステリシスが生じるのを防止できる。また、ストッパ部を受け部材に一体に形成しているので、部品点数が少なくなる。
請求項7の電磁式制御弁によれば、請求項1乃至6のいずれか一項の効果に加えて、電磁可動部、設定調整部、均圧室及び感圧部が弁ポートの軸線上で弁体に対して弁ポートとは反対側にあり、弁ポートと均圧室とを導通する均圧路が弁体に設けられているため、弁ポートの下部に第2のポートを設けるだけの構造となり、弁ハウジングの軸線方向の長さが小さくなる。したがって、電磁式制御弁自体を小型化することができる。また、第2のポートを弁ポートに対して同軸で連通することができるので、第2のポートでの圧力損失も低減することができる。
請求項8の電磁式制御弁によれば、請求項7の効果に加えて、ガイドボールにより弁棒の揺動が規制されるので、弁棒の過度な揺動を防止することができる。また、ガイドボールとガイド孔が接触したとしても、点接触するため、摺動抵抗を低減できる。
請求項9の電磁式制御弁によれば、請求項7または8の効果に加えて、感圧部が、弁室と均圧室との間に配設されたダイヤフラムであるので、弁室と均圧室との間の気密性を確保することができる。
請求項10の電磁式制御弁によれば、請求項7乃至9のいずれか一項の効果に加えて、フィルタによって流入する流体が整流化され、流体が弁棒を揺動させる力を緩和することができ、弁棒の過度な揺動をさらに防止することができる。
次に、本発明の実施形態について説明する。図1は第1実施形態の電磁式制御弁の弁閉状態の縦断面図、図2は第1実施形態の電磁式制御弁の要部拡大断面図、図3は第1実施形態の電磁式制御弁におけるクリアランスを説明する図、図4は図1のA−A断面図である。なお、図3ではわかりやすくするために断面を示す斜線の図示を省略してある。この第1実施形態の電磁式制御弁100は下本体1Aと上本体1Bからなる弁ハウジング1を有している。下本体1Aは上本体1Bの下部の嵌合孔1B1に嵌合され、嵌合孔1B1の開口端部をかしめることにより、下本体1Aと上本体1Bとが一体に固着されている。
下本体1Aには、矢印のように流体が流入する高圧側の第1のポート11と、第1のポート11に連通する弁室12が形成されている。第1のポート11の外周には金属製のメッシュからなるフィルタ11aが装着されている。なお、フィルタ11aとしては多孔体等を用いることもできる。また、下本体1Aには弁室12の下部の弁座嵌合孔1A1が形成され、この弁座嵌合孔1A1内に弁座部材2が嵌合されている。そして、弁座嵌合孔1A1の開口端部をかしめることにより、下本体1Aと弁座部材2とが一体に固着されている。なお、弁座部材2と弁座嵌合孔1A1との間はOリング2aにより封止されている。また、上本体1Bには均圧室13が形成され、この均圧室13の内側に後述の電磁駆動部5の「ケース」としてのプランジャケース51が嵌合固着されている。
弁座部材2には、矢印のように流体が流出する低圧側の第2のポート21と、第2のポート21と弁室12とを連通する弁ポート22が形成されている。弁ポート22は軸線Lを中心とする水平断面形状が円形であり、その弁室12側の開口周囲にはリング状のシール部材23が配設されている。
弁室12及び均圧室13内には軸線Lに沿った方向に変位可能な弁棒3が延在されている。弁棒3は、弁室12内に位置して弁座部材2のシール部材23に対して離接が可能な円筒状の弁体31、弁体31の上方に延設された連結部32とで構成されている。連結部32は、下端部に弁体31を結合する結合軸321と、結合軸321より径が大きく均圧室13内に位置するボス部322と、ボス部322の上方に延設された連結ロッド323とを有している。
弁体31とボス部322との間にはゴム製で略円盤状のダイヤフラム4が配設されている。ダイヤフラム4はコンボリューション部41と、その内側の内リング部42と、コンボリューション部41の外側の外リング部43とを有している。また、弁体31は、中心に円筒形状の開口孔31aと連結孔31bとを有している。そして、連結部32の結合軸321が、ダイヤフラム4の内リング部42の開口を貫通して弁体31の連結孔31b内に嵌合され、弁体31とボス部322とで内リング42を圧縮し、結合軸321の下端部をかしめることにより、弁体31とダイヤフラム4及び連結部32が一体に固定されている。また、ダイヤフラム4の外リング部43は、下本体1Aの上端と上本体1Bの均圧室13の下部開口端部との間に圧縮するようにして挟持されている。なお、弁体31の上端(弁棒3の下方)は、圧力が加わることで発生するダイヤフラム4の復元力による自動求心作用により、通常は軸線L上に位置決めされる。
下本体1Aの上端近傍で、弁室12のダイヤフラム4(感圧部)側の端部には、弁体31が遊嵌するガイド孔1A2が形成されている。また、図4に示すように、弁体31のダイヤフラム4側の外周の4箇所において、嵌合孔内にガイドボール311を圧入することにより、4つのガイドボール311が固着されている。そして、このガイドボール311は、弁体31が軸線Lから振れることによりガイド孔1A2と点接触する。
連結部32において、結合軸321とボス部322には弁体31の開口孔31a側から軸線L方向に伸びる縦通路32aが形成され、ボス部322には縦通路32aと交差して均圧室13に開口する横通路32bが形成されている。この縦通路32a、横通路32b及び弁体31の開口孔31aは「均圧路」を構成しており、弁ポート22と均圧室13は、開口孔31a、縦通路32a及び横通路32bにより導通されている。ダイヤフラム4は可撓性を有し、ダイヤフラム4の弁室12側に作用する第1のポート11の圧力(P1)と、均圧室13側に作用する第2のポート21の圧力(P2)との差圧により発生した力を弁棒3(弁体31)に伝達する。また、ダイヤフラム4は均圧室13と弁室12とを気密に区画している。
弁ハウジング1の上部には、電磁駆動部5が設けられている。電磁駆動部5は、円筒状のプランジャケース51と、プランジャケース51の上端に固定された磁性体からなる吸引子52と、プランジャケース51の外周に配置されボビン53aに巻線が巻回された電磁コイル53を備えている。なお、プランジャケース51と吸引子52は溶接等により固定されている。プランジャケース51の内部には「電磁可動部」を構成するプランジャ6が配設され、プランジャ6とボス部322との間にはプランジャばね61が配設されている。なお、プランジャ6は磁性体からなり、プランジャ6の通気孔62以外はそれぞれ軸線Lを軸にして回転対称な形状となっている。プランジャ6には軸線Lと同軸な挿通孔6aと、この挿通孔6aより径の大きなストッパ嵌合孔6bが形成されている。ストッパ嵌合孔6b内には挿通孔6aと同径の挿通孔63aを有する円筒状のストッパ部材63が嵌合されている。この実施形態では、プランジャ6とストッパ部材63が「電磁可動部」を構成している。なお、図3に示すように、ストッパ嵌合孔6bとストッパ部材63とのクリアランスN1=n1+n2は、プランジャ6とプランジャケース51とのクリアランスM1=m1+m2よりも大きく設定されており、プランジャ6が軸線Lと直交する方向に変位しても、ストッパ部材63の外径はストッパ嵌合孔6bに接触しない。
また、吸引子52には軸線Lと同軸な挿通孔52aが形成されている。そして、弁棒3の連結ロッド323は、プランジャ6の挿通孔6aとストッパ部材63の挿通孔63aに挿通され、吸引子52の挿通孔52a内で、この連結ロッド323の端部に非磁性体からなる筒状の受け部材7が嵌め込まれている。この受け部材7と連結ロッド323の端部とは溶接により固着されている。ストッパ部材63はプランジャ6から吸引子52側に僅かに突出しており、受け部材7がストッパ部材63に当接している。
プランジャばね61は、一端をプランジャ6の内側底面6cに当接させ、他端をボス部322のプランジャ6側の端面であるばね受け部322aに当接させ、圧縮した状態で配設されている。これにより、プランジャ6はストッパ部材63を受け部材7に対して常時当接させた状態となり、このプランジャ6が吸引子52方向に吸引されると、このプランジャ6と共に弁棒3が弁開方向に変位する。なお、プランジャ6の挿通孔6aと弁棒3の連結ロッド323とのクリアランスは、プランジャ6とプランジャケース51とのクリアランスより大きく設定されており、プランジャ6が軸線Lと直交する方向に変位しても、弁棒3とプランジャ6は接触しない。前述のストッパ嵌合孔6bとストッパ部材63とのクリアランス、プランジャ6とプランジャケース51とのクリアランス、および、プランジャ6の挿通孔6aと弁棒3の連結ロッド323とのクリアランスのそれぞれの関係により、プランジャ6が軸線Lと直交する方向に変位しても、ストッパ部材63および弁棒3の位置は軸線L上の位置に保持される。これにより、弁閉状態時に弁棒3が揺動し、弁体31と弁座部材2との間に隙間が空くことによる弁漏れが起こる恐れはない。なお、受け部材7は、プランジャ6が弁棒3から抜けないようにする「抜け止め部材」の役割もしている。
吸引子52には挿通孔52aより径の大きな調整部用孔52cが形成されており、この調整部用孔52c内には設定調整部8が配設されている。この設定調整部8は、調整ねじ81、ばね受け82、調整ばね83、ボール84を有している。調整ばね83は調整ねじ81とばね受け82との間に圧縮状態で配設されており、ボール84はばね受け82に当接した状態で吸引子52の挿通孔52a内に配設されている。そして、調整ばね83は、ばね受け82を介してボール84を受け部材7の上端に当接するように付勢している。また、調整ねじ81は、その外周の雄ねじ部811を吸引子52の上部内周面に形成された雌ねじ部52dに螺合することにより、吸引子52に取り付けられている。
ボール84と吸引子52の挿通孔52aとの間には僅かにクリアランスが設けられており、ボール84は軸線Lに沿って挿通孔52a内で変位可能となっている。また、受け部材7のボール84側端部には、厚みの薄い円筒形状となる円筒部7bが形成されており、この円筒部7bはボール84に対して球面接触される。これにより、受け部材7(及び弁棒3)の上端は、常に軸線L上に位置決めされる。
電磁駆動部5の電磁コイル53への通電により、磁気回路が形成されて吸引子52とプランジャ6との間に磁気による吸引力が発生する。この吸引力は電磁コイル53へ通電する電流に応じたものとなる。
以上の構成により、実施形態の電磁式制御弁は次のように作用する。設定調整部8は、調整ばね83によりばね受け82、ボール84及び受け部材7を介して弁棒3を弁座部材2のシール部材23側に付勢している。電磁コイル53を励磁することにより、プランジャ6が吸引子52に吸引され、弁棒3は調整ばね83の付勢力に抗してシール部材23から離れる方向に変位し、弁閉から弁開となるとともに弁体31とシール部材23との軸線Lに沿った方向の位置関係により、弁ポート22の開度が制御される。なお、プランジャ6が最上端位置で弁開度が全開となるのは、ストッパ部材63が吸引子52の対向面52bに当接した位置である。このように、ストッパ部材63により、プランジャ6が吸引子52に吸着(密着)されるのが防止される。
また、電磁コイル53の励磁を無くすことにより弁体31がシール部材23に着座し、弁閉となる。なお、調整ねじ81の追い込み量により、調整ばね83が弁棒3に加える付勢力が調整され、弁開に必要な電磁力(吸引力)を調節できる。このように、電磁コイル53が生じる電磁力と、調整ばね83のばね力との平衡関係によって弁棒3が軸線Lに沿った方向に変位し、弁体31で弁ポート22の開度を変化させる。
また、弁体31には前述のように弁室12の圧力と第2のポート21の圧力の差圧が作用して弁閉方向に力が加わる。一方、均圧室13は縦通路32a、横通路32b及び開口孔31a(均圧路)によって弁ポート22及び第2のポート21と連通されているので、均圧室13に作用する第2のポート21の圧力と弁室12の圧力との差圧がダイヤフラム4に作用し、弁棒3には弁開方向の力が加わる。そして、弁体31の有効受圧径D1(この実施形態の場合、シール部材23の内径)と、弁体31がシール部材23に着座した弁閉時のダイヤフラム4の有効受圧径D2とは等しいので、弁棒3に対しては、差圧による力は互いにキャンセル(相殺)され、弁体31がシール部材23から離間するときは、差圧の影響を受けない。
このように、電磁駆動部5の印加電流に応じた電磁力と調整ばね83のばね力とのつり合いをとるとともに、第1のポート11と第2のポート21との差圧により弁体31に作用する力を、ダイヤフラム4(感圧部)により弁体31に作用する力でキャンセル(相殺)することにより、差圧により弁体31に作用する力の影響を無くし、少ない通電量で弁ポート22の開度を比例的に変化させることができる。
この実施形態では、電磁駆動部5と、設定調整部8と、均圧室13と、ダイヤフラム4(感圧部)とは、それぞれ弁ポート22の軸線L上で弁体31に対して弁ポート22とは反対側に設けられている。さらに、均圧室13は電磁駆動部5のプランジャケース51の内部空間を共有したものとなっている。また、弁ポート22の下部には第2のポート21を設けるだけの構造となっている。したがって、弁ハウジング1の軸線L方向の長さを小さくすることができ、電磁式制御弁自体を小型化することができる。また、第2のポート21を弁ポート22に対して同軸で連通するように、すなわち軸線Lと同軸になっているので、第2のポート21での圧力損失も低減し、流体がスムーズに流れる。
図2に示すように、ストッパ部材63の挿通孔63aの受け部材7側の端部には、軸線Lを回転中心とするすり鉢状のテーパ面63bが形成されている。受け部材7のストッパ部材63側の端面は、球面形状の摺動面7aとなっている。これにより、ストッパ部材63と受け部材7は、すり鉢状のテーパ面63b内で軸線L周りの円形の線により線接触する。また、受け部材7の摺動面7aの球面の中心はボール84の中心Oに一致している。
ここで、実施形態の電磁式制御弁100は、図5に示すように第2のポート21側にオリフィスを有するようなシステムに用いられることがある。このような場合。第1のポート11から第2のポート21へ流す流体の流量が多くなると、第2のポート21の圧力P2が高くなる。例えば、図6に示すように、電磁コイル53へ通電する電流を大きくしていくと第2のポート21へ流れる流量が増加するが、これに伴って圧力P2も増加し、第1のポート11の圧力P1との差圧が小さくなる。
圧力P1と圧力P2の差圧はダイヤフラム4のコンボリューション部41に対して膨張させるように作用する。このため、差圧が大きいときは、コンボリューション部41が緊張して復元力が強く働きダイヤフラム4の弁体31に対する自動求心作用も強いが、差圧が小さくなると、このダイヤフラム4による自動求心作用が小さくなる。これに加えて、流量が大きいときは第1のポート11から流れる流体が弁体31に衝突することで作用する軸線Lに対して水平方向の力も強くなる。このため、弁棒3が揺動しやすくなる。
しかし、受け部材7の摺動面7aの球面の中心がボール84の中心Oに一致しているので、弁棒3が揺動しても、受け部材7は、この中心Oを揺動中心として揺動し、その摺動面7aがストッパ部材63のすり鉢状のテーパ面63bに沿って摺動するだけである。したがって、受け部材7が弁棒3から外れる等の故障を防止することができる。また、ストッパ部材63がプランジャ6に設けられているので、弁棒3が揺動したとしても、ストッパ部材63(電磁可動部の一部)と吸引子52とは衝突することはなく、プランジャ6と吸引子52との距離に関らず(弁のリフト量に関らず)弁棒3は揺動できる。
さらに、図7に示すように、弁体31が振れても、ガイドボール311がガイド孔1A2に接触して、弁棒3の揺動を規制するので、弁棒3の過度な揺動を防止できる。さらに、ガイドボール311がガイド孔1A2と点接触するので、摺動抵抗も少なく、電流−開度の特性にヒステリシスが生じるのを防止できる。なお、図7(A) は一つのガイドボール311が点接触した状態を示し、図7(B) は二つのガイドボール311が点接触した状態を示している。ガイドボール311は、図8に示すように3個でもよく、ガイドボール311は3個以上であればよい。
また、第1のポート11の外周には前記フィルタ11aが装着されているので、このフィルタ11aによって第1のポート11へ流入する流体が整流化される。したがって、弁棒3を揺動させる力を緩和することができ、弁棒3の過度な揺動をさらに防止することができる。
図9は、第2実施形態の電磁式制御弁の要部拡大断面図である。この第2実施形態と第1実施形態との違いはストッパ部材の位置であり、その他の構造は図1に示す第1実施形態と同様である。この第2実施形態では、吸引子52には、挿通孔52aより径の大きなストッパ嵌合孔52eが形成されている。ストッパ嵌合孔52e内には挿通孔52aと同径の挿通孔64aを有する円筒状のストッパ部材64が嵌合されている。
この実施形態では、プランジャ6自体が「電磁可動部」を構成しており、プランジャ6の挿通孔6aの吸引子52側の端部には、軸線Lを回転中心とするすり鉢状のテーパ面6dが形成されている。また、第1実施形態と同様に、受け部材7のプランジャ6側の端面は、球面形状の摺動面7a′となっている。これにより、プランジャ6と受け部材7は、すり鉢状のテーパ面6d内で軸線L周りの円形の線により線接触する。また、受け部材7の摺動面7a′の球面の中心はボール84の中心Oに一致している。なお、摺動面7a′中心Oに対する半径は第1実施形態における摺動面7aよりも僅かに大きくなっている。
ストッパ部材54の作用は第1実施形態と同様であり、プランジャ6が最上端位置で弁開度が全開となるのは、ストッパ部材54がプランジャ6に当接した位置である。また、ストッパ部材54により、プランジャ6が吸引子52に吸着(密着)されるのが防止される。さらに、受け部材7の摺動面7a′とプランジャ6のテーパ面6dの作用も第1実施形態と同様であり、弁棒3が揺動しても、受け部材7は中心Oを揺動中心として揺動し、摺動面7a′がプランジャ6のテーパ面6dに沿って摺動するだけである。したがって、受け部材7が弁棒3から外れる等の故障を防止することができる。また、ストッパ部材54が吸引子52に設けられているので、弁棒3が揺動したとしても、ストッパ部材54とプランジャ6(電磁可動部)とは衝突することはなく、プランジャ6と吸引子52との距離に関らず(弁のリフト量に関らず)弁棒3は揺動できる。
図10は、第3実施形態の電磁式制御弁の要部拡大断面図である。この第3実施形態と第2実施形態との違いは吸引子側にストッパ部材がないことと受け部材7の形状である。その他の構造は図9に示す第2実施形態と同様である。この第3実施形態では、連結ロッド323の端部に固着された受け部材7は、プランジャ6側の端部に鍔状のストッパ部7cを有している。また。この実施形態でも、プランジャ6自体が「電磁可動部」を構成しており、プランジャ6の挿通孔6aの吸引子52側の端部には、軸線Lを回転中心とするすり鉢状のテーパ面6dが形成されている。また、受け部材7のストッパ部7cのプランジャ6側の端面は、球面形状の摺動面7a″となっている。これにより、プランジャ6と受け部材7は、すり鉢状のテーパ面6d内で軸線L周りの円形の線により線接触する。また、受け部材7の摺動面7a″の球面の中心はボール84の中心Oに一致している。
プランジャ6が最上端位置で弁開度が全開となるのは、ストッパ部7cが吸引子52に当接した位置である。また、ストッパ部7cにより、プランジャ6が吸引子52に吸着(密着)されるのが防止される。さらに、受け部材7の摺動面7a″とプランジャ6のテーパ面6dの作用は第2実施形態と同様であり、弁棒3が揺動しても、受け部材7は中心Oを揺動中心として揺動し、摺動面7a″がプランジャ6のテーパ面6dに沿って摺動するだけである。したがって、受け部材7が弁棒3から外れる等の故障を防止することができる。なお、本実施例は、受け部材7にストッパ部7cを設けているため、弁棒3が揺動すると、ストッパ部7cも弁棒3と共に揺動する。そのため、プランジャ6と吸引子52との距離が比較的近い場合(弁のリフト量が大きい場合)、ストッパ部7cが吸引子52に衝突するため充分な揺動幅を確保できないが、ストッパ部7cを受け部材7に一体に形成しているので、部品点数が少なくなる。
実施形態では、摺動面7a,7a′,7a″の球面の中心が設定調整部8のボール84の中心Oと一致する場合について説明した。このように球面の中心はボール84の中心Oと一致するのが最適であるが、この球面の中心は軸線L上であれば中心Oの近傍の点でもよい。また、設定調整部8はボール84により受け部材7を付勢するようにしているが、例えば、ボール84とばね受け82とを一体にして、受け部材7側だけを球面とした構造の場合にも適用できる。
実施形態では、第1のポート11から流体を流入させ、第2のポート21から流体を流出させる場合について説明したが、同実施形態の構造は流体の流れが逆の場合にも適用できる。すなわち、第2のポート21から流体を流入させ、第1のポート11から流体を流出させるような場合にも適用できる。なお、第2のポート21から流体を流入させる場合は、この第2のポート21側にフィルタを設けるとよい。
また、実施形態では、均圧室13とダイヤフラム4とが、弁体31に対して弁ポート22とは反対側に設けられている例について説明したが、本発明は、図11の従来の制御弁のように、均圧室10dとダイヤフラム50(感圧部)が弁体20aに対して弁ポート10cと同じ側に設けられた制御弁にも適用できる。
1 弁ハウジング
11 第1のポート
12 弁室
13 均圧室
2 弁座部材
21 第2のポート
22 弁ポート
3 弁棒
31 弁体
4 ダイヤフラム
5 電磁駆動部
51 プランジャケース(ケース)
52 吸引子
53 電磁コイル
6 プランジャ(電磁可動部)
61 プランジャばね(付勢手段)
63 ストッパ部材(電磁可動部)
63b テーパ面
7 受け部材
7a 摺動面
64 ストッパ部材
6d テーパ面
7a′ 摺動面
7a″ 摺動面
8 設定調整部
81 調整ねじ
84 ボール
L 軸線
11 第1のポート
12 弁室
13 均圧室
2 弁座部材
21 第2のポート
22 弁ポート
3 弁棒
31 弁体
4 ダイヤフラム
5 電磁駆動部
51 プランジャケース(ケース)
52 吸引子
53 電磁コイル
6 プランジャ(電磁可動部)
61 プランジャばね(付勢手段)
63 ストッパ部材(電磁可動部)
63b テーパ面
7 受け部材
7a 摺動面
64 ストッパ部材
6d テーパ面
7a′ 摺動面
7a″ 摺動面
8 設定調整部
81 調整ねじ
84 ボール
L 軸線
Claims (10)
- 円筒状のケースに固定され電磁コイルへの通電により電磁力を発生する吸引子と、
前記ケース内で前記吸引子に対向して前記電磁力によりケースの軸方向に移動可能な電磁可動部と、
前記電磁可動部の中心を貫通して前記軸方向に移動可能に配設されるとともに弁ポートを開閉する弁体を備えた弁棒と、
前記弁棒の前記吸引子側端部に嵌め込まれ固着された円筒状の受け部材と、
前記弁体と前記電磁可動部との間に配設されて該電磁可動部を前記受け部材に当接させるように付勢する付勢手段と、
前記吸引子の挿通孔から前記受け部材を介して前記弁棒を弁閉側に付勢する設定調整部と、
を備え、
前記電磁駆動部の電磁力と前記設定調整部の付勢力とのつり合いにより、前記弁ポートの開度を比例的に変化させる電磁式制御弁において、
前記受け部材の前記電磁可動部側の摺動面を前記軸線上の一点を中心とする球面とし、該球面の中心を揺動中心として前記受け部材及び前記弁棒を揺動可能にしたことを特徴とする電磁式制御弁。 - 前記設定調整部は、前記吸引子の前記挿通孔内に配置されるとともに、この挿通孔に挿通可能なクリアランスを有するボールを介して前記受け部材を付勢し、前記受け部材の前記電磁可動部側の摺動面の球面の中心が、前記ボールの中心に一致していることを特徴とする請求項1に記載の電磁式制御弁。
- 前記電磁可動部がプランジャと該プランジャの中心に前記吸引子側から嵌合されたストッパ部材とから構成され、前記受け部材の前記摺動面を前記ストッパ部材に当接させるとともに、前記ストッパ部材が前記吸引子に当接することで前記プランジャが前記吸引子に吸着するのを規制するようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載の電磁式制御弁。
- 前記電磁可動部がプランジャであり、前記吸引子の中心に前記プランジャ側から嵌合されたストッパ部材が設けられ、前記受け部材の前記摺動面を前記プランジャに当接させるとともに、前記ストッパ部材が前記プランジャに当接することで前記プランジャが前記吸引子に吸着するのを規制するようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載の電磁式制御弁。
- 前記弁棒が前記プランジャと前記ストッパ部材とを貫通するとともに、前記弁棒と前記プランジャの間、前記弁棒と前記ストッパ部材と、前記プランジャと前記ストッパ部材との間、及び、前記プランジャと前記ケースとの間に、それぞれクリアランスが設けられ、
前記プランジャと前記ストッパ部材との間のクリアランスが、前記プランジャと前記ケースとの間のクリアランスより大きく設定されていることを特徴とする請求項3に記載の電磁式制御弁。 - 前記電磁可動部がプランジャであり、前記受け部材の前記プランジャ側の端部に鍔状のストッパ部が形成され、前記ストッパ部の前記プランジャ側の面を前記摺動面とするとともに、前記ストッパ部が前記吸引子に当接することで前記プランジャが前記吸引子に吸着するのを規制するようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載の電磁式制御弁。
- 第1のポートと第2のポートとの間に弁室と前記弁ポートとが形成され、第1のポートと第2のポートとの差圧により前記弁体に作用する力を、感圧部に加わる弁室と均圧室との差圧により前記弁体に作用する力で相殺するようにした、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電磁式制御弁であって、
前記電磁可動部、前記設定調整部、前記均圧室及び前記感圧部を、前記弁ポートの軸線上で前記弁体に対して前記弁ポートとは反対側に設けるとともに、前記弁体を有する弁棒に前記弁ポートと前記均圧室とを導通する均圧路を形成したことを特徴とする電磁式制御弁。 - 前記弁室の前記感圧部側の端部に前記弁体が遊嵌するガイド孔が形成され、前記弁体の前記感圧部側の外周に複数のガイドボールを備え、前記ガイド孔に前記ガイドボールが接触することにより、前記弁棒の揺動を規制するようにしたことを特徴とする請求項7に記載の電磁式制御弁。
- 前記感圧部が、前記弁室と前記均圧室との間に配設され前記弁体に接続された可撓性のダイヤフラムであることを特徴とする請求項7または8に記載の電磁式制御弁。
- 前記第1のポートまたは第2のポートのうちの少なくとも流体が流入する側のポートにフィルタを備えたことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一項に記載の電磁式制御弁。
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JP2013214085A JP2015075227A (ja) | 2013-10-11 | 2013-10-11 | 電磁式制御弁 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2013214085A JP2015075227A (ja) | 2013-10-11 | 2013-10-11 | 電磁式制御弁 |
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JP2015075227A true JP2015075227A (ja) | 2015-04-20 |
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JP2013214085A Pending JP2015075227A (ja) | 2013-10-11 | 2013-10-11 | 電磁式制御弁 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105257853A (zh) * | 2015-11-02 | 2016-01-20 | 苏州市淞舜五金有限公司 | 一种平稳防漏润滑闸阀 |
CN105952951A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-09-21 | 常州市康士达机电有限公司 | 电磁换向阀及其推杆衔铁结构 |
CN107366771A (zh) * | 2016-05-11 | 2017-11-21 | 株式会社鹭宫制作所 | 电动阀 |
CN110005861A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-07-12 | 深圳市苍泰科技有限公司 | 一种用于压力控制的电磁阀组 |
CN113738925A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-03 | 浙江大学 | 一种防止阀杆卡滞组件、防止阀杆卡滞的阀门结构和方法 |
-
2013
- 2013-10-11 JP JP2013214085A patent/JP2015075227A/ja active Pending
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