JP3044563B2 - 比例流量弁 - Google Patents
比例流量弁Info
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- JP3044563B2 JP3044563B2 JP2234620A JP23462090A JP3044563B2 JP 3044563 B2 JP3044563 B2 JP 3044563B2 JP 2234620 A JP2234620 A JP 2234620A JP 23462090 A JP23462090 A JP 23462090A JP 3044563 B2 JP3044563 B2 JP 3044563B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- tube
- pressure
- pressure member
- proportional flow
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0686—Braking, pressure equilibration, shock absorbing
- F16K31/0693—Pressure equilibration of the armature
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
- Fluid-Driven Valves (AREA)
- Containers And Packaging Bodies Having A Special Means To Remove Contents (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は電気ソレノイド・アクチュエータによって作
動する弁、一層詳しくは、この形式の比例流量弁に関す
る。
動する弁、一層詳しくは、この形式の比例流量弁に関す
る。
比例流量弁というのは、弁を通る流体の流量をアクチ
ュエータのソレノイドに加えられる電流の量に比例させ
て弁を制御するものである。この形式の構造では、アク
チュエータは線形に作動する。すなわち、ソレノイド接
極子の発生する力がソレノイドに加えられる電流に正比
例する。その結果、ソレノイド接極子は、弁部材を弁座
に向かって常時押圧している閉鎖ばねに抗して線形に作
動する。こうして、弁部材が弁座から離れるように動か
される距離がソレノイドに加えられる電流の量に比例す
ることになる。
ュエータのソレノイドに加えられる電流の量に比例させ
て弁を制御するものである。この形式の構造では、アク
チュエータは線形に作動する。すなわち、ソレノイド接
極子の発生する力がソレノイドに加えられる電流に正比
例する。その結果、ソレノイド接極子は、弁部材を弁座
に向かって常時押圧している閉鎖ばねに抗して線形に作
動する。こうして、弁部材が弁座から離れるように動か
される距離がソレノイドに加えられる電流の量に比例す
ることになる。
比例流量弁は混合作用や測定作業に用途を見出す。た
とえば、比例流量弁を用いて、異種のガソリンを正確に
混合して所望の特性、たとえば、特別のオクタン価を得
ることができる。また、比例流量弁を用いて弁を徐々に
開き、流体（たとえば、天然ガス）の流れを制御しなが
らゆっくりと開始させ、その後に、弁を完全に開くこと
ができる。
とえば、比例流量弁を用いて、異種のガソリンを正確に
混合して所望の特性、たとえば、特別のオクタン価を得
ることができる。また、比例流量弁を用いて弁を徐々に
開き、流体（たとえば、天然ガス）の流れを制御しなが
らゆっくりと開始させ、その後に、弁を完全に開くこと
ができる。
代表的には、ソレノイド・アクチュエータに加えられ
る電力は急速ぱるす化直流であり、電流の量はパルスの
「オン」、「オフ」時間の長さに応じて変化する。
る電力は急速ぱるす化直流であり、電流の量はパルスの
「オン」、「オフ」時間の長さに応じて変化する。
本発明の目的は、圧力部材が入口流体圧力を受けて弁
を閉ざそうとする入口流体圧力の効果とつり合い、次い
で、ソレノイド・アクチュエータが弁閉鎖用ばねに抗し
て作動して弁部材の位置、それ故、弁を通る流体の流量
を調節する比例流量弁を提供することにある。
を閉ざそうとする入口流体圧力の効果とつり合い、次い
で、ソレノイド・アクチュエータが弁閉鎖用ばねに抗し
て作動して弁部材の位置、それ故、弁を通る流体の流量
を調節する比例流量弁を提供することにある。
本発明の別の目的は、ソレノイド・アクチュエータの
故障の場合、ならびに、弁閉鎖用ばねの破損の場合で
も、弁が入口流体圧力で閉じることになるフェイルセイ
フ式比例流量弁を提供することにある。
故障の場合、ならびに、弁閉鎖用ばねの破損の場合で
も、弁が入口流体圧力で閉じることになるフェイルセイ
フ式比例流量弁を提供することにある。
本発明のまた別の目的は、圧力部材を加圧するため
の、入力ポートからの流体の流量を制御するパイロット
弁を包含する上記形式の弁を提供することにある。
の、入力ポートからの流体の流量を制御するパイロット
弁を包含する上記形式の弁を提供することにある。
本発明のまたさらに別の目的は、単一の中空弁軸が、
（１）パイロット弁および主弁の両方を開くようにソレ
ノイド接極子の動きを伝えるように作用し、（２）圧力
部材の動きを主弁に伝えるように作用し、（３）弁入口
ポートから圧力部材へ高圧流体を流す流路を提供するよ
うに作用する上記形式の弁を提供することにある。
（１）パイロット弁および主弁の両方を開くようにソレ
ノイド接極子の動きを伝えるように作用し、（２）圧力
部材の動きを主弁に伝えるように作用し、（３）弁入口
ポートから圧力部材へ高圧流体を流す流路を提供するよ
うに作用する上記形式の弁を提供することにある。
本発明の他の特徴および利点は以下の添付図面を参照
しての説明から明らかとなろう。
しての説明から明らかとなろう。
第１図を参照して、本発明を説明すべく選んだ比例流
量弁13は、流体入口ポート44、流体出口ポート45および
主オリフィス49（第４図）を囲んでこれらのポート間に
設けた主弁座とを有する弁体を包含する。弁体17には適
当な留め具（図示せず）によってボンネット47が取り付
けてあり、このボンネットと弁体の間の漏洩防止結合を
シール48が行っている。
量弁13は、流体入口ポート44、流体出口ポート45および
主オリフィス49（第４図）を囲んでこれらのポート間に
設けた主弁座とを有する弁体を包含する。弁体17には適
当な留め具（図示せず）によってボンネット47が取り付
けてあり、このボンネットと弁体の間の漏洩防止結合を
シール48が行っている。
弁体17を取り囲んでソレノイド・アクチュエータ９が
設けてある。このアクチュエータは、非導電性非磁性材
料で作ったスプール11に巻き付けた導電性ワイヤ10のコ
イルを包含する。コイルを付勢するための電流源に接続
すべく適当な端子（図示せず）が設けてある。
設けてある。このアクチュエータは、非導電性非磁性材
料で作ったスプール11に巻き付けた導電性ワイヤ10のコ
イルを包含する。コイルを付勢するための電流源に接続
すべく適当な端子（図示せず）が設けてある。
非磁性材料のコア・チューブ12がコイル10、スプール
11内に設置してある。コア・チューブ12は、その中間部
で段付き形態となっており、下部12aがスプール11内に
密着嵌合しており、上部12bがスプールから半径方向内
方に隔たっている。コア・チューブの上部12bはコイル1
0を越えて上方へ突出しており、その上端を頂壁12cで塞
がれている。コア・チューブ12の下端は外方へ突出する
フランジ12dで終わっている。参照符号12a〜12dで示
す、コア・チューブ12のすべての部分は、好ましくは、
適当な非磁性金属のような単一の材料片で形成される。
11内に設置してある。コア・チューブ12は、その中間部
で段付き形態となっており、下部12aがスプール11内に
密着嵌合しており、上部12bがスプールから半径方向内
方に隔たっている。コア・チューブの上部12bはコイル1
0を越えて上方へ突出しており、その上端を頂壁12cで塞
がれている。コア・チューブ12の下端は外方へ突出する
フランジ12dで終わっている。参照符号12a〜12dで示
す、コア・チューブ12のすべての部分は、好ましくは、
適当な非磁性金属のような単一の材料片で形成される。
コア・チューブ12の下部12a内には、磁性材料の固定
した接極子またはプラグナット15がある。プラグナット
の下端は外方突出のフランジ15aを備え、このフランジ
はコア・チューブ12のフランジ12dの下に位置する。フ
ランジ12d、15aに設けた孔をボルト16が貫いており、コ
ア・チューブおよびプラグナットを相互に固着してお
り、ボルトは弁13の弁体17に螺合している。プラグナッ
ト15の下面および弁体17の上面は、間にチャンバ21を構
成するような形状となっている。
した接極子またはプラグナット15がある。プラグナット
の下端は外方突出のフランジ15aを備え、このフランジ
はコア・チューブ12のフランジ12dの下に位置する。フ
ランジ12d、15aに設けた孔をボルト16が貫いており、コ
ア・チューブおよびプラグナットを相互に固着してお
り、ボルトは弁13の弁体17に螺合している。プラグナッ
ト15の下面および弁体17の上面は、間にチャンバ21を構
成するような形状となっている。
磁性材料の円筒形ヨーク18がコイル10およびフランジ
12d、15aを囲んでいる。ヨーク18の下端には、内向きの
肩部19が形成してあり、この肩部はプラグナット15のフ
ランジ15aの表面に形成したアンダカット20の下に嵌合
している。その結果、肩部19はアンダカット20と弁体17
の上面の間に捕らえられ、ボルト16がヨーク18をプラグ
ナットおよび弁体に固着するのに役立つ。
12d、15aを囲んでいる。ヨーク18の下端には、内向きの
肩部19が形成してあり、この肩部はプラグナット15のフ
ランジ15aの表面に形成したアンダカット20の下に嵌合
している。その結果、肩部19はアンダカット20と弁体17
の上面の間に捕らえられ、ボルト16がヨーク18をプラグ
ナットおよび弁体に固着するのに役立つ。
ヨーク18の上端には内ねじが切ってあり、この内ねじ
は磁性材料で作ったキャップまたは磁束スリーブ23に設
けた外ねじと協働する。ねじ部分のすぐ上で、キャップ
23には外向きのフランジ24が形成してあり、このフラン
ジはヨーク18の上縁と係合する。キャップ23のねじ部分
からカラー25が延びており、このカラーはスプール11と
コア・チューブ12の上部12bの間のスペース内に収容さ
れる。フランジ24のレベルより上方で、キャップはコア
・チューブ12の上端を完全に囲むような形状となってい
る。明らかなように、プラグナット15、ヨーク18および
キャップ23はコイル10を囲む磁気回路を形成する。
は磁性材料で作ったキャップまたは磁束スリーブ23に設
けた外ねじと協働する。ねじ部分のすぐ上で、キャップ
23には外向きのフランジ24が形成してあり、このフラン
ジはヨーク18の上縁と係合する。キャップ23のねじ部分
からカラー25が延びており、このカラーはスプール11と
コア・チューブ12の上部12bの間のスペース内に収容さ
れる。フランジ24のレベルより上方で、キャップはコア
・チューブ12の上端を完全に囲むような形状となってい
る。明らかなように、プラグナット15、ヨーク18および
キャップ23はコイル10を囲む磁気回路を形成する。
コア・チューブ12の上部12b内には、軸線方向に摺動
できるように磁性材料の可動接極子28が装着してある。
この接極子28には軸線方向の孔29が形成してあり、この
孔は接極子28の上面から接極子28の下端付近の拡大ボア
30まで延びている。プラグナット15はその上部に対応す
る拡大ボア31が形成してある。ボア30、31内には圧縮ば
ね32が着座しており、これは可動接極子28をプラグナッ
ト15から離れるように上方へ常時押圧している。したが
って、コイル10が消勢されると、ばね32は接極子28をコ
ア・チューブ12の頂壁12c（第１図）に対して保持す
る。
できるように磁性材料の可動接極子28が装着してある。
この接極子28には軸線方向の孔29が形成してあり、この
孔は接極子28の上面から接極子28の下端付近の拡大ボア
30まで延びている。プラグナット15はその上部に対応す
る拡大ボア31が形成してある。ボア30、31内には圧縮ば
ね32が着座しており、これは可動接極子28をプラグナッ
ト15から離れるように上方へ常時押圧している。したが
って、コイル10が消勢されると、ばね32は接極子28をコ
ア・チューブ12の頂壁12c（第１図）に対して保持す
る。
本発明の目的のためには、任意適当なソレノイド・ア
クチュエータが役立つ。上述した特定のアクチュエータ
は、本発明者が本願と同じ日に出願した、「ソレノイド
・アクチュエータ」なる名称の出願に一層詳しく記載さ
れている。
クチュエータが役立つ。上述した特定のアクチュエータ
は、本発明者が本願と同じ日に出願した、「ソレノイド
・アクチュエータ」なる名称の出願に一層詳しく記載さ
れている。
弁13に言及すれば、可撓性材料の主弁部材51は弁座46
に向かったり、また、そこから離れたり軸線方向に移動
することができる。弁部材51はニップル52（第５、６
図）によって支持されており、バックアップ・ワッシャ
53を備えている。このワッシャに対して閉鎖用ばね54が
圧力をかけて弁部材51を弁座46に向かって押圧する。こ
うして、コイル10が消勢されると、ばね54が主弁部材51
を主弁座46に押し付けて弁を閉ざす。
に向かったり、また、そこから離れたり軸線方向に移動
することができる。弁部材51はニップル52（第５、６
図）によって支持されており、バックアップ・ワッシャ
53を備えている。このワッシャに対して閉鎖用ばね54が
圧力をかけて弁部材51を弁座46に向かって押圧する。こ
うして、コイル10が消勢されると、ばね54が主弁部材51
を主弁座46に押し付けて弁を閉ざす。
弁部材51の、ワッシャ53と反対の側の面に対して、カ
ップ状のガイド57が配置してあり、このガイドはニップ
ル52の上端に螺合したなっと58によって所定位置に固着
されている。ガイド57には開口56（第５図）が穿たれて
おり、したがって、弁部材51が弁座46から離れるように
動かされたとき、入口44からガイド57の開口56を通って
出口ポート45へ流体が流れることができる。
ップ状のガイド57が配置してあり、このガイドはニップ
ル52の上端に螺合したなっと58によって所定位置に固着
されている。ガイド57には開口56（第５図）が穿たれて
おり、したがって、弁部材51が弁座46から離れるように
動かされたとき、入口44からガイド57の開口56を通って
出口ポート45へ流体が流れることができる。
ニップル52には軸線方向のボア59（第１、６図）が形
成してあり、このボアはニップルの下部で比較的大きな
直径で、上部で比較的小さい直径となっている。ボアの
大小の直径部分の間は、外向き下方のテーパが付けてあ
り、パイロット弁座60を構成している。弾性ボール61の
形をしたパイロット弁部材がパイロット閉鎖用ばね62に
よって弁座50に押圧されている。ばね62の下端はボア59
の下端に固定したリング64に着座しており、このリング
はそこを通して流体を流すように開いている。スリーブ
69（第１、６図）がばね62を囲んでおり、これは上端で
かしめられてばね62の上端と係合しており、ばねの上端
がパイロット弁部材61にかみ込んで壊れる可能性を防い
でいる。
成してあり、このボアはニップルの下部で比較的大きな
直径で、上部で比較的小さい直径となっている。ボアの
大小の直径部分の間は、外向き下方のテーパが付けてあ
り、パイロット弁座60を構成している。弾性ボール61の
形をしたパイロット弁部材がパイロット閉鎖用ばね62に
よって弁座50に押圧されている。ばね62の下端はボア59
の下端に固定したリング64に着座しており、このリング
はそこを通して流体を流すように開いている。スリーブ
69（第１、６図）がばね62を囲んでおり、これは上端で
かしめられてばね62の上端と係合しており、ばねの上端
がパイロット弁部材61にかみ込んで壊れる可能性を防い
でいる。
ニップル52のボア59の上部内には、剛性チューブ65の
下端が軸線方向に摺動自在に収容されている。この剛性
チューブ65は連続した長手方向のボア66を有する。チュ
ーブ54の底には、いくつかの短い長手方向のスロット63
（第１、６図）が形成してある。ニップル52の上方で、
チューブ65は拡大した外径部を有し、下向きの肩部67
と、上向きの肩部68とを与えている。チューブは肩部68
の上方にやや小さい外径部を有する。チューブ65は弁体
17の孔70、プラグナット15の軸線方向孔71を貫いて摺動
自在に接極子28のボア30内へ延びており、チューブ64の
上端はボア30の頂壁に着座している。ばね32がチューブ
65の上部を囲んでいる。
下端が軸線方向に摺動自在に収容されている。この剛性
チューブ65は連続した長手方向のボア66を有する。チュ
ーブ54の底には、いくつかの短い長手方向のスロット63
（第１、６図）が形成してある。ニップル52の上方で、
チューブ65は拡大した外径部を有し、下向きの肩部67
と、上向きの肩部68とを与えている。チューブは肩部68
の上方にやや小さい外径部を有する。チューブ65は弁体
17の孔70、プラグナット15の軸線方向孔71を貫いて摺動
自在に接極子28のボア30内へ延びており、チューブ64の
上端はボア30の頂壁に着座している。ばね32がチューブ
65の上部を囲んでいる。
ソレノイド・アクチュエータ９が消勢されると（第１
図）、チューブ65の肩部67がニップル52の上端から上方
に隔てられる。Ｏリング・シール72がチューブ65の小径
部を囲んでおりかつ肩部67と係合している。シール72と
ニップル52の間で、チューブ65は側方孔73を備えてお
り、この側方孔を通して、チューブの内部流路66が出口
ポート45と連通する。
図）、チューブ65の肩部67がニップル52の上端から上方
に隔てられる。Ｏリング・シール72がチューブ65の小径
部を囲んでおりかつ肩部67と係合している。シール72と
ニップル52の間で、チューブ65は側方孔73を備えてお
り、この側方孔を通して、チューブの内部流路66が出口
ポート45と連通する。
チャンバ21内でチューブ65の上向きの肩部68上にはデ
ィスク状の支え76が着座しており、この支え上にはロー
リング・ダイアフラム77が被せてある。このダイアフラ
ムは任意適当なゴム状材料で作り得るが、マサチュセッ
ツ州、バーリントン市のBellofram Corp.から入手でき
るポリエステル補強ローリング・ダイアフラムが好まし
い。
ィスク状の支え76が着座しており、この支え上にはロー
リング・ダイアフラム77が被せてある。このダイアフラ
ムは任意適当なゴム状材料で作り得るが、マサチュセッ
ツ州、バーリントン市のBellofram Corp.から入手でき
るポリエステル補強ローリング・ダイアフラムが好まし
い。
ダイアフラム77の中央部は支え76上に乗り、環状の周
縁部は弁体17とプラグナット15の間にはさまれており、
この周縁部とＯリング78が協働して弁体とプラグナット
の間に漏洩防止シールを与える。ダイアフラム77の、そ
の中央部と周縁部の間の部分は、支え76の周縁とチャン
バ21の壁との間の環状空間内で折り曲げられている。ダ
イアフラム77のすぐ上でワッシャ79がチューブ65を囲ん
でおり、スナップ・リング80がチューブに形成した環状
溝に着座している。スナップ・リングと肩部68の協働
で、支え76とダイアフラム77の中央部がチューブ65に対
して固定され、その結果、ダイアフラムがチューブと一
緒に動ける。
縁部は弁体17とプラグナット15の間にはさまれており、
この周縁部とＯリング78が協働して弁体とプラグナット
の間に漏洩防止シールを与える。ダイアフラム77の、そ
の中央部と周縁部の間の部分は、支え76の周縁とチャン
バ21の壁との間の環状空間内で折り曲げられている。ダ
イアフラム77のすぐ上でワッシャ79がチューブ65を囲ん
でおり、スナップ・リング80がチューブに形成した環状
溝に着座している。スナップ・リングと肩部68の協働
で、支え76とダイアフラム77の中央部がチューブ65に対
して固定され、その結果、ダイアフラムがチューブと一
緒に動ける。
スナップ・リング80の上方で、チューブ65は側方孔82
を備え、この側方孔を通して、チューブの内部流路66が
ダイアフラム77上方のチャンバ21の領域、すなわち、ダ
イアフラムの、主弁部材51に面する側と反対の側に露出
したチャンバ21の領域と連通することができる。側方孔
82の流れ面積はチューブの側方孔73の流れ面積よりかな
り大きくなっている。
を備え、この側方孔を通して、チューブの内部流路66が
ダイアフラム77上方のチャンバ21の領域、すなわち、ダ
イアフラムの、主弁部材51に面する側と反対の側に露出
したチャンバ21の領域と連通することができる。側方孔
82の流れ面積はチューブの側方孔73の流れ面積よりかな
り大きくなっている。
第１図において、弁13は閉ざされている。すなわち、
主弁部材51が主弁座46と係合し、コイル10は消勢されて
いる。このコイルが付勢されると、接極子28がプラグナ
ット15に向かって動き始め、そのときに、チューブ65を
下方へ摺動させる。この初期移動時に、すなわち、肩部
67（もっと正確には、シール72）がニップル52の上端と
係合する前に、チューブ65の下端がパイロット弁部材61
と係合し、このパイロット弁部材をパイロット弁座60か
ら離れるように移動させてパイロット弁を開く。
主弁部材51が主弁座46と係合し、コイル10は消勢されて
いる。このコイルが付勢されると、接極子28がプラグナ
ット15に向かって動き始め、そのときに、チューブ65を
下方へ摺動させる。この初期移動時に、すなわち、肩部
67（もっと正確には、シール72）がニップル52の上端と
係合する前に、チューブ65の下端がパイロット弁部材61
と係合し、このパイロット弁部材をパイロット弁座60か
ら離れるように移動させてパイロット弁を開く。
パイロット弁が開くと（第２図）、入口ポート44から
の高圧流体がパイロット弁を通ってチューブ65の流路66
に流入する。チューブの下端にスロット63が設けてある
ため、パイロット弁部材61がチューブの端を塞いでいて
も、流体は確実に流路に流入できる。流体は流路66から
孔82を通ってダイアフラム77上方のチャンバ21の領域に
流入し、ダイアフラムを加圧する。
の高圧流体がパイロット弁を通ってチューブ65の流路66
に流入する。チューブの下端にスロット63が設けてある
ため、パイロット弁部材61がチューブの端を塞いでいて
も、流体は確実に流路に流入できる。流体は流路66から
孔82を通ってダイアフラム77上方のチャンバ21の領域に
流入し、ダイアフラムを加圧する。
高圧流体を受けるダイアフラム77の面積は主弁オリフ
ィス49の面積にほぼ等しく、チャンバ21内で流体圧力に
よって生じた、ダイアフラムへの下向きの力は、主弁部
材51の流体圧力によって生じた正味上向き力と等しくな
り、それと釣り合う。ダイアフラム77がチューブ65と一
緒に軸線方向に移動すると、ダイアフラムは支え76とチ
ャンバ21の壁の間で折れ曲がる。こうして、ダイアフラ
ムは伸びることがなく、高圧流体にさらされる表面積が
常に同じに留まる。
ィス49の面積にほぼ等しく、チャンバ21内で流体圧力に
よって生じた、ダイアフラムへの下向きの力は、主弁部
材51の流体圧力によって生じた正味上向き力と等しくな
り、それと釣り合う。ダイアフラム77がチューブ65と一
緒に軸線方向に移動すると、ダイアフラムは支え76とチ
ャンバ21の壁の間で折れ曲がる。こうして、ダイアフラ
ムは伸びることがなく、高圧流体にさらされる表面積が
常に同じに留まる。
接極子28の継続した下向き移動の結果として、チュー
ブ65がさらに下向きに移動すると、肩部67がニップル52
の上端と係合する。この時点で、パイロット主弁部材51
は主弁座46から離れるように動かされ、弁を開き（第３
図）、入口ポート44からオリフィス49を通して出口ポー
ト45へ流体が流れるのを許す。接極子28がさらに下降す
ると、弁部材51が弁座46からさらに離れるように移動し
（第４図）、それによって、弁を通しての流体の流量を
さらに増大させる。この構成は次の通りである。接極子
28は弁閉鎖用ばね54およびばね32に向かって作動し、よ
り多くの電流がコイル10に供給されるにつれて、接極子
28はプラグナット15により接近し、その結果、弁部材51
はコイル10に供給される電流量に比例して弁座46から離
れる。
ブ65がさらに下向きに移動すると、肩部67がニップル52
の上端と係合する。この時点で、パイロット主弁部材51
は主弁座46から離れるように動かされ、弁を開き（第３
図）、入口ポート44からオリフィス49を通して出口ポー
ト45へ流体が流れるのを許す。接極子28がさらに下降す
ると、弁部材51が弁座46からさらに離れるように移動し
（第４図）、それによって、弁を通しての流体の流量を
さらに増大させる。この構成は次の通りである。接極子
28は弁閉鎖用ばね54およびばね32に向かって作動し、よ
り多くの電流がコイル10に供給されるにつれて、接極子
28はプラグナット15により接近し、その結果、弁部材51
はコイル10に供給される電流量に比例して弁座46から離
れる。
一層詳しく言えば、コイル10はパルス幅変調技術を用
いて付勢されるのが好ましい。この技術によれば、コイ
ル10に印加される直流電圧が非常に速い率で、たとえ
ば、200〜400Hzでオン、オフされる。電圧の「オン」、
「オフ」時間を変えることによって、ソレノイドに与え
られる動力がゼロから全力までほとんど無段階で変えら
れ得る。
いて付勢されるのが好ましい。この技術によれば、コイ
ル10に印加される直流電圧が非常に速い率で、たとえ
ば、200〜400Hzでオン、オフされる。電圧の「オン」、
「オフ」時間を変えることによって、ソレノイドに与え
られる動力がゼロから全力までほとんど無段階で変えら
れ得る。
電圧はオン、オフされているが、コイルを流れる電流
はコイルのインダクタンスにより比較的安定している。
インダクタンスは電流がゼロから最大値まで電圧に瞬時
に追従するのを防ぐ。代わりに、電流は電圧のオン時間
の平均値に比例する。こうして、電圧が50％の時間オ
ン、50％の時間オフとされた場合、コイルを流れる電流
は最大値の50％となる。電圧が75％の時間オン、25％の
時間オフとなるように電圧切り換えが行われた場合、コ
イルを流れる電流は最大値の75％となる。
はコイルのインダクタンスにより比較的安定している。
インダクタンスは電流がゼロから最大値まで電圧に瞬時
に追従するのを防ぐ。代わりに、電流は電圧のオン時間
の平均値に比例する。こうして、電圧が50％の時間オ
ン、50％の時間オフとされた場合、コイルを流れる電流
は最大値の50％となる。電圧が75％の時間オン、25％の
時間オフとなるように電圧切り換えが行われた場合、コ
イルを流れる電流は最大値の75％となる。
本実施例では、弁閉鎖用ばね54は、コイル10の付勢
時、接極子28に加えられる力と釣り合うように設計され
ている。その結果、弁開度の割合はコイル10に印加され
る電圧の「オン」時間の割合に一致することになる。こ
うして、弁を通って入口ポート44から出口ポート45へ許
される流量は、ソレノイドの「オン」時間にほぼ比例す
ることになる。たとえば、コイル10に印加される電圧の
「オン」時間が33％であるならば、接極子28は第１図の
位置から第２図の位置までの最大ストロークの３分の１
移動することになる。同時に、主弁部材51がばね54の力
に抗してその最大ストロークの約３分の１移動し、弁を
通して最大流量の３分の１の流量を許すことになる。コ
イル10に印加される電圧の「オン」時間が66％まで延ば
されると、接極子28はそのストローク（第３図）の約３
分の２移動し、弁部材51を弁座46からの最大距離の約３
分の２動かし、主弁を通して最大流量の約３分の２の流
量を許すことになる。
時、接極子28に加えられる力と釣り合うように設計され
ている。その結果、弁開度の割合はコイル10に印加され
る電圧の「オン」時間の割合に一致することになる。こ
うして、弁を通って入口ポート44から出口ポート45へ許
される流量は、ソレノイドの「オン」時間にほぼ比例す
ることになる。たとえば、コイル10に印加される電圧の
「オン」時間が33％であるならば、接極子28は第１図の
位置から第２図の位置までの最大ストロークの３分の１
移動することになる。同時に、主弁部材51がばね54の力
に抗してその最大ストロークの約３分の１移動し、弁を
通して最大流量の３分の１の流量を許すことになる。コ
イル10に印加される電圧の「オン」時間が66％まで延ば
されると、接極子28はそのストローク（第３図）の約３
分の２移動し、弁部材51を弁座46からの最大距離の約３
分の２動かし、主弁を通して最大流量の約３分の２の流
量を許すことになる。
コイル10が消勢されると、ばね32は接極子28をその出
発位置まで上向きに戻し、壁12c（第１図）と係合させ
る。閉鎖用ばね54は弁部材51を弁座46と係合する位置ま
で戻し、ばね32はパイロット弁部材51をパイロット弁座
60と係合する位置まで戻す。肩部67がニップル52の上端
から離れるように移動すると、側方孔73が露出し、チャ
ンバ21内の高圧流体を孔82、流路66、孔73を通して出口
ポート45へ流出させる。ダイアフラム77上方でのこの急
速圧力解放は弁が急速に閉じるのを助ける。チューブ65
の初期下降中、孔73がニップル52内へ移動し、Ｏリング
72がニップルの上端をシールし、流路66を流れる高圧流
体が孔73を通って出口ポート45へ流れるのを防ぐ。
発位置まで上向きに戻し、壁12c（第１図）と係合させ
る。閉鎖用ばね54は弁部材51を弁座46と係合する位置ま
で戻し、ばね32はパイロット弁部材51をパイロット弁座
60と係合する位置まで戻す。肩部67がニップル52の上端
から離れるように移動すると、側方孔73が露出し、チャ
ンバ21内の高圧流体を孔82、流路66、孔73を通して出口
ポート45へ流出させる。ダイアフラム77上方でのこの急
速圧力解放は弁が急速に閉じるのを助ける。チューブ65
の初期下降中、孔73がニップル52内へ移動し、Ｏリング
72がニップルの上端をシールし、流路66を流れる高圧流
体が孔73を通って出口ポート45へ流れるのを防ぐ。
本発明をほんの例示の意味で好ましい形態について図
示し、説明してきたが、本発明の範囲内で多くの変更を
行うことができる。したがって、発明を任意特定の形態
あるいは実施態様に限定せず、その限界は特許請求の範
囲にのみ含まれるものであることは了解されたい。
示し、説明してきたが、本発明の範囲内で多くの変更を
行うことができる。したがって、発明を任意特定の形態
あるいは実施態様に限定せず、その限界は特許請求の範
囲にのみ含まれるものであることは了解されたい。
第１図は本発明による比例流量弁の断面図であり、ソレ
ノイド・アクチュエータを消勢した状態で、弁を閉じた
状態で示す図である。 第２、３、４図は第１図と同様の図であり、弁を徐々に
開いて弁を通る流体の流量を増大させる状態を示す図で
ある。 第５図は主弁部材組立体の拡大斜視図である。 第６図は主弁部材組立体の一部の拡大断片横断面図であ
る。 図面において、９……ソレノイド・アクチュエータ、10
……コイル、11……スプール、12……コア・チューブ、
13……比例流量弁、16……ボルト、15……プラグナッ
ト、17……弁体、18……ヨーク、19……肩部、20……ア
ンダカット、21……チャンバ、23……キャップ、24……
フランジ、28……接極子、29……軸線方向孔、30、31…
…拡大ボア、32……圧縮ばね、44……入口ポート、45…
…出口ポート、46……弁座、47……ボンネット、48……
シール、49……主オリフィス、51……主弁部材、52……
ニップル、53……バックアップ・ワッシャ、54……閉鎖
用ばね、57……ガイド、58……ナット、59……軸線方向
ボア、60……パイロット弁座、61……パイロット弁部
材、62……パイロット閉鎖用ばね、63……長手方向スロ
ット、65……剛性チューブ、67……肩部、68……肩部、
70……孔、71……孔、72……シール、73……側方孔、76
……支え、77……ダイアフラム、80……スナップ・リン
グ、82……側方孔
ノイド・アクチュエータを消勢した状態で、弁を閉じた
状態で示す図である。 第２、３、４図は第１図と同様の図であり、弁を徐々に
開いて弁を通る流体の流量を増大させる状態を示す図で
ある。 第５図は主弁部材組立体の拡大斜視図である。 第６図は主弁部材組立体の一部の拡大断片横断面図であ
る。 図面において、９……ソレノイド・アクチュエータ、10
……コイル、11……スプール、12……コア・チューブ、
13……比例流量弁、16……ボルト、15……プラグナッ
ト、17……弁体、18……ヨーク、19……肩部、20……ア
ンダカット、21……チャンバ、23……キャップ、24……
フランジ、28……接極子、29……軸線方向孔、30、31…
…拡大ボア、32……圧縮ばね、44……入口ポート、45…
…出口ポート、46……弁座、47……ボンネット、48……
シール、49……主オリフィス、51……主弁部材、52……
ニップル、53……バックアップ・ワッシャ、54……閉鎖
用ばね、57……ガイド、58……ナット、59……軸線方向
ボア、60……パイロット弁座、61……パイロット弁部
材、62……パイロット閉鎖用ばね、63……長手方向スロ
ット、65……剛性チューブ、67……肩部、68……肩部、
70……孔、71……孔、72……シール、73……側方孔、76
……支え、77……ダイアフラム、80……スナップ・リン
グ、82……側方孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16K 31/06 F16K 31/42
Claims (10)
- 【請求項１】比例流量弁であって、入口ポート、出口ポ
ートおよびこれらポート間の弁座を包含し、この弁座が
オリフィスを囲んでいる弁体と、弁座との係合、離脱を
行って弁を閉じたり、開いたりするように動くことがで
きる弁部材であり、入口ポートからの流体の圧力で弁座
と係合するように押圧されて弁を閉ざす弁部材と、弁座
に対して動くことのできる圧力部材と、この圧力部材の
動きを弁部材に伝える手段と、入口ポートからの流体で
圧力部材を選択的に加圧して弁部材を弁座から離脱する
ように移動させる傾向のある方向へ圧力部材を押圧し、
圧力部材を弁を閉じようとする入口ポートからの流体圧
力に対抗させる手段と、弁部材を弁座に向かって常に押
圧している弾性手段と、この弾性手段の力に抗して弁部
材を弁座から離脱するように動かすソレノイド・アクチ
ュエータであって、弁部材が弁座から移動する距離がこ
のアクチュエータに加えられる電流の量に比例するよう
にされており、可動の接極子と、弁体に対して摺動でき
る剛性チューブとを包含し、チューブの内部が流体が入
口ポートから圧力部材へ流れる流路を構成しており、チ
ューブが、ソレノイド・アクチュエータの付勢時に接極
子の初期の動きに応答してパイロット弁を開き、接極子
のさらなる動きがチューブによって弁部材に伝えられる
ようにされているソレノイド・アクチュエータとを包含
する比例流量弁。 - 【請求項２】請求項１記載の比例流量弁において、入口
ポートからの流体圧力を受ける圧力部材の面積が弁座に
よって囲まれたオリフィスの面積にほぼ等しく、圧力部
材が加圧されたときに、この圧力部材が弁部材にかかる
入口流体圧力にほぼ釣り合うことを特徴とする比例流量
弁。 - 【請求項３】請求項１記載の比例流量弁いおいて、圧力
部材がローリング・ダイアフラムであることを特徴とす
る比例流量弁。 - 【請求項４】請求項１記載の比例流量弁において、弁部
材に圧力部材の動きを伝える手段が、弁体に対して摺動
する剛性要素であり、圧力部材がこの剛性要素に固定し
てあることを特徴とする比例流量弁。 - 【請求項５】請求項１記載の比例流量弁において、圧力
部材を選択的に加圧する手段が、入口ポートからの高圧
流体がそこを通って圧力部材まで流れることのできる流
路と、この流路を閉ざすことのできるパイロット弁と、
ソレノイド・アクチュエータの付勢に応答してパイロッ
ト弁を開き、入口ポートから圧力部材へ流体を流す手段
とを包含することを特徴とする比例流量弁。 - 【請求項６】請求項５記載の比例流量弁において、圧力
部材がチューブ上にそれと一緒に動けるように装着して
あり、圧力部材がチューブの長さ方向に沿って弁部材か
ら隔たっており、また、チューブの、弁部材に面する側
と反対の圧力部材側に側方孔が設けてあり、この側方孔
を通して高圧流体がチューブから流出して圧力部材を加
圧することを特徴とする比例流量弁。 - 【請求項７】請求項６記載の比例流量弁において、圧力
部材と弁部材との間でチューブに第２の側方孔が設けて
あり、この第２側方孔を通してチューブの内部が出口ポ
ートと連絡しており、さらに、ソレノイド・アクチュエ
ータの初期の付勢に応答して第２側方孔を閉ざす手段を
設けたことを特徴とする比例流量弁。 - 【請求項８】請求項７記載の比例流量弁において、弁部
材を支持する中空ニップルを包含し、パイロット弁がこ
のニップル内に形成したパイロット弁座と、このパイロ
ット弁座に対して係合、離脱を行ってパイロット弁を閉
じたり、開いたりするように動くことのできるパイロッ
ト弁部材とを包含し、ソレノイド・アクチュエータの付
勢時に接極子の初期移動に応答して、このパイロット弁
部材の弁軸の、接極子と反対の側の端が、ニップル内を
摺動してパイロット弁部材をパイロット弁座から離脱さ
せるように動かすようになっていることを特徴とする比
例流量弁。 - 【請求項９】請求項８記載の比例流量弁において、弁部
材に対面してチューブに肩部が設けてあり、この肩部
が、ソレノイド・アクチュエータが消勢されたときに、
ニップルから隔てられ、ソレノイド・アクチュエータの
初期移動後に肩部がニップルと係合し、接極子のそれ以
上の動きを弁部材に伝えるようになっていることを特徴
とする比例流量弁。 - 【請求項１０】請求項９記載の比例流量弁において、圧
力部材がチューブ上にそれと一緒に動けるように装着し
てあり、弁部材に面する側と反対の圧力部材側でチュー
ブに側方孔が設けてあり、この側方孔を通してチューブ
の内部が弁部材に面する側と反対の圧力部材側と連絡し
ており、肩部とニップルの間でチューブに第２の側方孔
が設けてあり、この第２側方孔を通して、チューブの内
部が出口ポートと連絡しており、ソレノイド・アクチュ
エータの付勢時に接極子の初期移動中に第２側方孔が中
空ニップル内へ移動することを特徴とする比例流量弁。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US404945 | 1982-08-04 | ||
| US07/404,945 US4921208A (en) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | Proportional flow valve |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03103683A JPH03103683A (ja) | 1991-04-30 |
| JP3044563B2 true JP3044563B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=23601670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2234620A Expired - Fee Related JP3044563B2 (ja) | 1989-09-08 | 1990-09-06 | 比例流量弁 |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4921208A (ja) |
| JP (1) | JP3044563B2 (ja) |
| AU (1) | AU622095B2 (ja) |
| BE (1) | BE1003525A4 (ja) |
| BR (1) | BR9004427A (ja) |
| CA (1) | CA2024371A1 (ja) |
| CH (1) | CH684033A5 (ja) |
| DE (1) | DE4028506C2 (ja) |
| FR (1) | FR2651852B1 (ja) |
| GB (1) | GB2236378B (ja) |
| IT (1) | IT1240716B (ja) |
| MX (1) | MX167510B (ja) |
| NL (1) | NL9001978A (ja) |
Families Citing this family (54)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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