JP2528799Y2

JP2528799Y2 - バルブ装置

Info

Publication number: JP2528799Y2
Application number: JP10828490U
Authority: JP
Inventors: 恭男山本; 義介瀧田; 公昭谷口; 芳法松丸
Original assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Current assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Priority date: 1990-10-16
Filing date: 1990-10-16
Publication date: 1997-03-12
Anticipated expiration: 2005-10-16
Also published as: JPH0464679U

Description

【考案の詳細な説明】〔考案の目的〕（産業上の利用分野）本考案は例えば大流量の流体を連続的に制御するバル
ブ装置に関する。

（従来の技術）従来、大流量の流体を連続的に制御する大口径のバル
ブは、バルブの流入側と流出側との圧力差が大きいと、
弁体を動かすために、非常に大きな駆動力を要する。こ
のため、弁体を動かすモーターの回転をギアダウンさ
せ、応答性を犠牲にして大きな駆動力を得る構造のも
の、または、例えばボールバルブ、圧力平衡形バルブ
等、流入側と流出側との圧力差があっても駆動力にあま
り影響を受けない構造のものが採用されていた。

（考案が解決しようとする課題）しかし、上記の従来のバルブのうち、例えばボールバ
ルブは、工作上精密な加工が必要で高価になるととも
に、スラジをはさみこんだ場合、大きな回転力が必要と
なり、使用できなくなることがあるという問題がある。

一方、圧力平衡形バルブは、スラジがはさみこまれて
も、バルブを開ければ流れてしまうことが多いので、使
用不可能になることは少いが、バルブが大口径になる
程、流量を確保するためにストロークを大きくとる必要
がある。

また、バルブの駆動を簡単にかつ経済的に行うものと
して、弁体にプランジャを直結して、ソレノイドコイル
で吸引する構造のバルブ装置が知られており、このバル
ブ装置は、大きくストロークを得るために、プランジャ
を２段、３段と直列に配列し、各プランジャに発生する
吸引力を少しずつずらしていた。しかし、上記バルブ装
置の構造は複雑になり、各プランジャの吸引力の協調を
上手にとらないとストロークに対して吸引力を一様に得
ることが難しいという問題があった。

本考案の目的は、上記問題点を鑑みて、弁体の駆動力
は比較的小さいが、一様な吸引力を有しながら、かつス
トロークが長くとれ大流量を制御できる構造のバルブ装
置を提供するものである。

〔考案の構成〕

（課題を解決するための手段）本考案のバルブ装置は、磁性体からなるプランジャ
と、第１の流路が連通する第１の弁室、前記プランジャ
が摺動自在に嵌挿されるプランジャ室を備え第２の流路
が連通する第２の弁室、この第１の弁室と第２の弁室と
を連通する弁座面が形成された連通口およびこの第１の
弁室と第２の弁室とを連通する連通路とからなる弁本体
と、一端が前記プランジャに連結し、前記弁座面を開閉
自在とする弁体と、この弁体の他端に連結し、前記連通
路を摺動自在に仕切る作用体と、前記プランジャ室の一
端面と前記プランジャとの間に設けられ、前記弁体が前
記弁座面を閉塞する方向に付勢するばねと、前記プラン
ジャ室の外面に装着され、前記プランジャに対向して形
成された磁路を有し、前記プランジャを磁化して摺動さ
せる励磁コイルとを備え、前記磁路は、前記弁体に近い
一端に近づくにつれて、前記プランジャと対向する部分
の空隙部が徐々に拡張されて形成されているものであ
る。

（作用）本考案のバルブ装置は、励磁コイル19が通電される
と、プランジャ９が磁化されて吸引され、弁体15が弁座
面７より離れて連通口６を開口させる。この弁体15は、
一端にプランジャ９が連結され他端に連通路を摺動自在
に仕切る作用体13が連結されているために、例えば第１
の弁室３と第２の弁室４とに圧力差がある場合、この作
用体13に作用する前記圧力差による力と弁体15に作用す
る前記圧力差による力とは、力の大きさが略同じで力の
向きが正反対なので相殺され、見かけ上この弁体15に作
用する圧力差により生じた力はほとんど無いことにな
る。従って、弁体15は、この圧力差に関係なく小さい駆
動力で動かすことができる。また、励磁コイル19の通電
を停止すると、この弁体15には見かけ上ばね18により弁
体15を弁座面７へ閉塞する方向への付勢力だけが作用し
ていることになり、弁体15はこの付勢力により連通口６
は閉塞される。

また、プランジャ９の吸引力に関しては、プランジャ
９と励磁コイル19との対向する長さが短かくなるにつれ
て、プランジャ９と磁路20との単位長さ当りの対向面積
が狭くなるように空隙部21が成形されているので、磁路
20の狭い面積に磁束が集中し、磁気抵抗は大きくなる。
一方、プランジャ９が吸引されて、プランジャ９と磁路
20との単位長さ当りの対向面積が広くなるにつれ、磁路
20の広い面積に磁束が分散されるので磁気抵抗は次第に
減少する。このため、プランジャ９は長いストロークに
わたって一様な吸引力を得ることができるとともに、弁
体15のストロークも長くとれる。

従って、第１の弁室３と第２の弁室４との圧力差にか
かわらず、弁体15と連通口６との開口の度合をアナログ
的に調整でき、バルブ装置23を通過する流体の流量を制
御する。

（実施例）本考案のバルブ装置の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図において、１は弁本体で、この弁本体１には隔
壁２を介して第１の弁室３と第２の弁室４とが形成され
ている。

第１の弁室32は、側部に連結された配管にて第１の流
路５が連通され、第２の弁室４との間を仕切る隔壁２に
形成された連通口６を介して第２の弁室４と連通されて
いる。そして、この連通口６には弁座面７が形成されて
いる。

第２の弁室４には、側部に連結された配管に第２の流
路８が連通されており、上部には、プランジャ９が摺動
自在に嵌挿される円筒状のプランジャ室10が一体に設け
られている。

また、第１の弁室３の下部と第２の弁室４の下部とを
連通する管状の連通路11が形成され、この連通路11は、
この連通路11と対向する外側面にＯリング12を装着した
作用体13によって、摺動自在に仕切られて圧力平衡部14
を形成している。

前記第２の弁室４には、弁体15が配置されており、こ
の弁体15は弁座面７に対し上下方向に接離して連通口６
を開閉自在としている。さらに、この弁体15の一端は前
記プランジャ９の一端面16に連結し、他端は前記作用体
13の一端面17に連結し、プランジャ９と弁体15との作用
体13とは一体に動くようになっている。

前記プランジャ９は、磁性体にて円柱形に成形され、
前記プランジャ室10の長手方向に沿って摺動自在に嵌挿
されている。さらに、プランジャ室10の上面とプランジ
ャ９との間にばねとしてのコイルばね18が配置され、こ
のコイルばね18は、プランジャ９に連結する弁体15を、
連通口６を閉塞する方向に付勢している。

また、前記プランジャ室10の外面に励磁コイル19が設
けられ、さらに、この励磁コイル19には、この励磁コイ
ル19を包囲して保持する磁路部20が形成されている。こ
の磁路部20の内周側には、プランジャ９と対向して、励
磁コイル19を被覆しない空隙部21が形成されている。

この空隙部21は第２図および第３図に示すようにプラ
ンジャ９が摺動する方向に対して磁路部20側を斜めに切
欠いてある。すなわち、三角形状に突出した突出部22を
有する構造とし、下方になるに従って三角形状の空隙部
21が広くなっている。そして、励磁コイル19は、図示し
ない駆動装置にて通電されると、磁路部20とともに前記
プランジャ９は磁化され、プランジャ９はプランジャ室
10内部を摺動される。

このように、上記構成にて、バルブ装置23は構成され
ている。

次に、本実施例の作用について説明する。

まず、励磁コイル19が通電されると、プランジャ９は
磁化されてコイルばね18の付勢力に反して吸引され、弁
体15を弁座面７よりも離して連通口６を開口させるが、
この時の弁体15の駆動力について説明する。

例えば、第１の弁室３と第２の弁室４との間に圧力差
があると、弁体15にはこの圧力差に応じた力が作用して
いる。そして同時に、連通路11を仕切っている作用体13
ににも前記圧力差に応じた力が作用している。

しかし、弁体15に作用するこの圧力差による力と、作
用体13に作用する前記圧力差による力とは、大きさは略
同じであり、向きが正反対であるから、弁体15と作用体
13とが連結されているために相殺されて、見かけ上、弁
体15に作用する圧力差による力はほとんど無くなる。従
って、この圧力平衡部14によって、バルブ装置23は圧力
平衡形バルブとして、第１の弁室３と第２の弁室４との
圧力差にかかわらず、弁体15はわずかな力で動かすこと
ができる。

次に、プランジャ９の動作について説明する。

励磁コイル19に通電した場合、プランジャ９の上端が
P₁の位置にあるときは、磁束は突出部22のa₁部とa₂部と
に集中し、吸引力はa₁部およびa₂部から発生する。その
後、プランジャ９が吸引されてプランジャ９の先端部が
位置P₂に向うに従って磁束は突出部22の三角形a₁b₁c₁、
三角形a₂b₂c₂に広がり、磁気抵抗が減少する。さらに、
プランジャ９が吸引されてプランジャ９の先端が位置P₃
に達すると磁束は突出部22の三角形a₁deおよび三角形a₂
edすなわち突出部22のほぼ全体に広がり磁気抵抗が非常
に小さくなる。そして、さらに、プランジャ９の先端が
位置P₃より上昇すると吸引力が低下する。

すなわち磁気抵抗Rmは、透磁率μ、距離ｌ、面積Ｓと
すれば、で表わされ、面積が大きい程磁気抵抗は小さくなる。

そして、第１図の位置P₁から位置P₃まで移動する間
は、突出部22に沿って磁束が滑らかに変化し、磁気抵抗
が減少してゆくため、第４図に示すように、プランジャ
９の位置によらず略一様な吸引力を得ることができる。
従って、このように、略一様な吸引力でプランジャ９を
上方へ吸引するので、このプランジャ９のストロークを
長くとることができる。そして、このために、弁体15と
連通口６との開口の度合を調整することができ、連通口
６を通過する流量を制御できる。

一方、励磁コイル19への通電を停止すると、圧力平衡
部14により第１の弁室３と第２の弁室４との圧力差にか
かわらずプランジャ９はコイルばね18により連通口６に
向けて付勢されて、弁体15が連通口６を閉塞する。

このように上記構成によれば、第１の弁室３と第２の
弁室４との圧力差にかかわらず、大きな駆動力を必要と
せずに、小さい駆動力で弁体15を動作でき、さらに、プ
ランジャ９は一様な吸引力でかつストロークを長くとれ
るので、バルブ装置23を通過する流量をアナログ的に制
御できる。

また、プランジャ９は、気密容器である第２の弁室４
に連通するプランジャ室10の内部で摺動して弁体15を動
かすために、流体はバルブ装置23の外部に漏洩しない。
また、このために、バルブ装置23の構造が簡単になるた
め、加工も容易になり、経済性、信頼性に優れたバルブ
装置23を提供できる。

なお、上記実施例においては、第１の弁室３を流入側
とし第２の弁室４を流出側として、第１の弁室３より連
通口６を介して第２の弁室４へ流体を制御して流すこと
ができるが、逆に、第２の弁室４を流入側とし第１の弁
室３を流出側として、第２の弁室４から連通口６を介し
て第１の弁室３へ流体を制御して流すこともできる。

また、磁路部20に三角形状の突出部22を設ける代り
に、プランジャ９の上方を三角形状に突出させても、同
様の効果が得られる。

さらに、三角形状の突出部は２個に限らず、３つ以上
の複数としてもよい。

また、上記実施例では圧力平衡部14としてＯリング12
を装着した作用体13を用いているが、これに限らず、ベ
ローズなどの可撓性の圧力隔壁を用いても良い。

〔考案の効果〕

本考案のバルブ装置によれば、第１の弁室と第２の弁
室との圧力差に依存しない圧力平衡形バルブとして、さ
らに、プランジャはストロークが長くとれるとともに、
一様な吸引力を有しているので、小さい駆動力でバルブ
装置を通過する流体をアナログ的に制御できる。従っ
て、例えば大口径のバルブ装置で大流量を制御する場合
も、小さい駆動力で弁体を駆動させることができる。ま
た、弁体に連結したプランジャは、第２の弁室と一体に
形成されたプランジャ室の中を摺動するので、流体がバ
ルブ装置の外部に漏洩することはない。さらに、このた
めに、バルブ装置の構造が簡単になり、加工も容易にな
るので、経済性、信頼性に優れたバルブ装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のバルブ装置の一例を示す縦断面図、第
２図は同上磁路部の平面図、第３図は同上展開図、第４
図はプランジャと吸引力との関係を示すグラフである。１……弁本体、３……第１の弁室、４……第２の弁室、
５……第１の流路、６……連通口、７……弁座面、８…
…第２の流路、９……プランジャ、10……プランジャ
室、11……連通路、13……作用体、15……弁体、18……
ばねとしてのコイルばね、19……励磁コイル、20……磁
路としての磁路部、21……空隙部、23……バルブ装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−205083（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−115220（ＪＰ，Ｕ) 実公昭47−4460（ＪＰ，Ｙ１)

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】磁性体からなるプランジャと、第１の流路が連通する第１の弁室、前記プランジャが摺
動自在に嵌挿されるプランジャ室を備え第２の流路が連
通する第２の弁室、この第１の弁室と第２の弁室とを連
通する弁座面が形成された連通口およびこの第１の弁室
と第２の弁室とを連通する連通路とからなる弁本体と、一端が前記プランジャに連結し、前記弁座面を開閉自在
とする弁体と、この弁体の他端に連結し、前記連通路を摺動自在に仕切
る作用体と、前記プランジャ室の一端面と前記プランジャとの間に設
けられ、前記弁体が前記弁座面を閉塞する方向に付勢す
るばねと、前記プランジャ室の外面に装着され、前記プランジャに
対向して形成された磁路を有し、前記プランジャを磁化
して摺動させる励磁コイルとを備え、前記磁路は、前記弁体に近い一端に近づくにつれて、前
記プランジャと対向する部分の空隙部が徐々に拡張され
て形成されていることを特徴とするバルブ装置。