JP3063983B2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ｛産業上の利用分野｝ 本発明は、ガスまたは液体などの流体の流量を制御す
る制御弁に関するものである。

｛従来の技術｝ ガスなどの流体の流量を制御する制御弁として、例え
ば、第６図に示したノルマルクローズタイプのものが知
られている。

第６図において、31は流路ブロック、32は流路ブロッ
ク31に形成された流入路で、その端部が仕切壁33で閉鎖
され、かつこの仕切壁33を介して流出路34が形成されて
いる。35は流入路32と流出路34とに連通させて、それら
の径方向の側部に形成された弁室、36は弁室35に臨ませ
て流出路34の端部に形成された弁座である。

37は非磁性体で形成された内筒で、その端部が前記流
路ブロック31に取付けられている。38は鉄などの磁性体
で形成されて、内筒37にスライド可能に挿入された可動
コアで、その端部が弁室35に挿入されている。39は可動
コア38の端面に設けられた弁体、40は可動コア38に端部
が取付けられ、他端が流路ブロック31に固着された板ば
ねで、これで可動コア38を支持している。

41は可動コア38と対向させ、かつスライド間隙42をお
いて内筒37に固着された固定コアで、この固定コア41も
磁性体で形成されている。43は固定コア41を磁化するた
めに内筒37の外周に設けられたコイル、44は外筒であ
る。

この流量制御弁は、流入路32にガスなどの流体が供給
される。流体を流入路32から流出路34に流動させるとき
は、コイル43に電圧を印加する。すると、固定コア41が
磁化されて、板ばね40の力に抗して可動コア38を吸引移
動させ、弁体39を弁座36から分離させて弁座36を開い
て、流入路32の流体を弁室35を通って流出路34に流出さ
せるものである。

前記のように流動する流出の流量の制御は、コイル43
に印加した前記電圧を変動させて、固定コア41の磁力を
変えることによる可動コア38のスライド量の変化で、弁
座36と弁体39との間隔を変動させるものである。

｛発明が解決しようとする課題｝ 前記従来の流量制御弁は、弁室35と内筒37が、流体の
流動経路の側部に位置するから、これらが大きなデッド
スペースになる。

しかも、流入路32から流出路34に流体を流動させたと
きに、弁室35と内筒37に流入した流体に作用する、前記
流動する流体の吸引力は、前記構成のため小さくなるの
で、弁室35と内筒37の流体は、流動が遅くまたは困難に
なって、その置換が遅くまたは悪くなる問題がある。

例えば、流動するガスが、その成分を測定するための
サンプルガスであるような場合には、前記置換が遅れ、
または困難になったガスのために分析精度が低下するな
どの問題が発生する。

本発明は、デッドスペースを小さくして、ガスや液体
などの流体の一部が滞留することがなく、その全量をス
ムーズに流動させることができ、併せてスラッジ（摩擦
粉）が発生しにくく、また、使用部品点数が少ない流量
制御弁をうることを目的とするものである。

｛課題を解決するための手段｝ 本発明の流量制御弁は、周囲にコイルが配置された磁
性体製の固定コアと、この固定コアの磁力による吸引、
または前記磁力からの開放で移動して弁座を開閉する、
磁性体製の可動コアと弁体支持ばねで構成された可動体
からなる流量制御弁において、円板状に形成されている
前記支持ばねの外周部が弁座を備える流入路部材とリン
グ状の固定部材とで狭持されてこの流入路部材に固定さ
れてこの可動コアが他の部材に接触しないように支持さ
れるように構成され、前記固定コアに、可動体と相対す
る面を開口して貫通する流体路が形成されるとともに、
前記可動体に、流体を導く流通路が形成されていること
を特徴とする。

可動体の前記流通路は、固定コアの流体路の断面積な
どに対応して、可動コアに孔として形成することが、流
体のスムーズな流動に対して適する。

前記弁座を設ける位置は、ノルマルクローズタイプま
たはノルマルオープンタイプに対応して選定するもので
あって、例えば、ノルマルクローズタイプでは、弁体の
上流測に設け、ノルマルオープンタイプでは、弁体の下
流側に位置する固定コアの端部などに設ける。

そして、可動体の流通路は、支持ばねと可動コアとを
貫通する孔として形成、または、支持ばねに孔を設け、
これを通過した流体を可動コアの外周を流動させて固定
コアの流体路に導くようにするなど任意の構成にでき
る。

｛作 用｝ この流量制御弁における弁座の開閉は、コイルに電圧
を印加して固定コアを磁化し、その磁力で可動体を吸引
移動させ、またはコイルに印加した前記電圧を遮断し
て、前記磁力から可動体を解放して、それを支持ばねの
力で移動させることによる。流動する流体の流量の制御
は、前記コイルに印加する電圧を変動させて、弁座と弁
体の間隔を変えるものである。

そして、ガスなどの流体は、可動体の流通路を通過さ
せ、かつそれを固定コアの流体路を通過させて流出させ
るものである。このように、固定コアに、それを貫通す
る流体路を設けて、流体の流動経路と、可動体及び固定
コアの配置とをほぼ一致させたから、デッドスペースが
小さくなる。しかも、固定コアの流体路を通過する流体
の吸引力が、その上流側のほぼ全体に対して作用するか
ら、流体の一部が滞留することがほとんどなく、流体の
全量をスムーズに流通させる。

また、支持ばねは円板状に形成されているとともに、
この支持ばねの外周部が弁座を備える流入路部材とリン
グ状の固定部材とで挟持されてこの流入路部材に固定さ
れてこの可動コアが他の部材に接触しないように支持さ
れる構成は、可動コアを支持する構成を円板状の支持ば
ね一つでまかない、併せてこれを弁内部に固定する構造
が、この支持ばねの外周部を弁座を備える流入路部材と
リング状の固定部材とで挟持するだけで達成される。

｛実施例｝ 本発明の流量制御弁の第１実施例を、第１〜４図に示
したガス用のノルマルクローズタイプについて説明す
る。

第１〜４図において、１は流入路部材で、これを貫通
してガスの流入路２が形成され、かつこの流入路２の端
部に弁座３が形成されている。４は可動体で、これは、
支持ばねとしての板ばね５の一側面に、極性ステンレス
などの磁性体で形成された可動コア６が溶接などで固着
され、かつ板ばね５の中心部に形成された孔７に、ゴム
やプラスチックまたは金属などで形成された弁体８をは
め込み状に固着し構成されている。

前記可動コア６には、可動体４の流路としての貫通孔
９と凹講10とが形成されており、凹講10は可動コア６の
端部に、その径方向に、前記弁体８の厚さよりも深くし
て、ガスが貫通孔９に流動するようにしている。

そして、この可動体４は、その弁体８を前記弁座３に
当接して、流入路部材１とリング状の固定部材11とで板
ばね５の外周部を挾持して、流入路部材１に固定されて
いる。12は可動コア６の外周面と固定部材11の内周面間
に形成されたガスの流通間隙である。

前記板ばね５は、第１図、第４図に明記される通り、
円板状の形状を備えているとともに、その厚さ方向に対
する弾性変形をスムーズにするため、第４図に示したよ
うに、前記孔７の周囲部に、その周方向に長くした長孔
13を複数設けて形成されている。

14は前記固定部材11の端部に固着立設された非磁性体
製の内筒、15は極性ステンレスなどの磁性体で形成され
た固定コアで、その端部が内筒14に挿入され、かつ前記
可動コア６とにスライド間隙16をおいて内筒14に固着さ
れている。17は固定コア15を貫通した流体路で、前記貫
通孔９とほぼ同大に形成されている。18は内筒14と固定
コア15にわたって、それらの周囲に配置されたコイル、
19は外筒、20は前記流体路17に連通させて配置されたパ
イプ状の流出路部材である。

この流量制御弁は、上記のように構成されており、ガ
スは、流入路部材１の流入路２に供給されるものであっ
て、常時は、弁体８で弁座３を閉鎖している。

ガスを流通させるときは、コイル18に電圧を印加して
固定コア15を磁化する。すると、板ばね５の弾力に抗し
て、固定コア15の磁力で可動コア６が吸引されて移動
し、弁体８を弁座３から分離し、弁座３を開くから、流
入路２に供給されたガスは、弁座３から板ばね５の長孔
13、凹講10、貫通孔９及び流通間隙12を通過し、固定コ
ア15の流体路17を通って、流出路部材20から流出するも
のである。

前記流通するガス量の制御は、コイル18に印加する電
圧の変動で、固定コア15の磁力を変化させて、可動コア
６の移動量を変えて弁体８と弁座３との間隔を変える。

このように、ガスは貫通孔９及び流通間隙12を通過し
てから流体路17に流入するものであって、このガスの変
動経路と、弁座３、弁体８、可動コア６及び固定コア15
の配置とがほぼ一致するから、デッドスペースは極めて
小さくなる。しかも、流体路17を流動するガスの吸引力
が貫通孔９及び流通間隙12に作用するから、ガスの全量
がスムーズに流動し、ガスの一部の滞留をほぼなくする
ことが可能である。

この実施例では、可動コア６の貫通孔９と固定コア15
の流体路17とをほぼ同大に形成しているから、貫通孔９
を通過したガスは、流体路17をスムーズに通るから、流
通するガスの置換をより迅速に行うことができる。

そして、この実施例の流量制御弁のように、可動コア
６と固定コア15とを極性ステンレスで形成すれば、流通
するガスが腐蝕性であっても、可動コア６と固定コア15
の腐蝕のおそれがなく、長期間の使用が可能であるとと
もに、可動コア６、固定コア15の腐蝕でガスを汚染する
問題発生も防ぐことができる。

また、可動コア６の外周にガスの流通間隙12を形成し
て、可動コア６が固定部材11と内筒14の内面に接触しな
いようにしているから、可動コア６のスライドの反復に
よってもパーティクル発生のおそれがなく、パーティク
ルでガスを汚染することもない。

したがって、この流量制御弁を、例えば、マスフロー
コントローラに使用すれば、ガスの全量をスムーズに流
動させて、その置換を迅速に行うことが可能であるとと
もに、ガス汚染のおそれがないマスフローコントローラ
を提供することができる。

なお、この実施例では、ガスなどの流体を流通させる
ために、可動コア６に貫通孔９を設け、かつ可動コア６
の外周に流通間隙12を形成しているが、貫通孔９または
流通間隙12のいずれか一方のみにするなど任意であっ
て、ガスの流通を可能にすればよいものである。そし
て、前記流体路17は、第３図に示したように、固定コア
15の中心部に断面円形の孔として形成しているが、この
断面形状は、角形その他の任意の形状にすることが可能
であるとともに、固定コア15に対して偏心状に設けるな
ど任意である。これは可動コア６の貫通孔９も同様であ
る。

第５図は本発明の流量制御弁の第２実施例を示すもの
であって、ノルマルオープンタイプである。

第５図において、1aは流入路部材で、これを貫通して
ガスの流入路2aが形成されている。4aは可動体で、これ
は支持ばねとしての板ばね5aの一側面に、極性ステンレ
スなどの磁性体で形成された可動コア6aが溶接などで固
着され、かつ流入路部材1aと反対側で可動コア6aの端部
に弁体8aが取付けられている。

前記可動コア6aには、流通路としての貫通孔9aと凹講
10aとが形成されており、凹講10aは可動コア6aの端部
に、その径方向に、前記弁体8aの厚さよりも深くして形
成されている。また、板ばね5aには、前記貫通孔9aと重
なる孔7aが形成されている。

そして、極性ステンレスなどの磁性体製で、貫通した
流体路17aを設けたパイプ状の固定コア15aの、弁体8aと
相対した端部に、この弁体8aで開閉される弁座3aが流体
路17aと連通させて突設され、かつこの弁座3aと前記弁
体8aとは互いに間隔をおいて配置されている。

他の構成は、前記第１実施例と同様であるから、同符
号を付して、繊細な説明を省略した。

この流量制御弁は、ガスが流入路部材1aの流入路2aに
供給されるものであって、常時は、弁座3aから弁体8aが
離れて、弁座3aを開いている。流入路2aに供給されたガ
スは、孔7a、貫通孔9a,凹講10aを通過し、弁座3a、流体
路17aを通って流出する。

そして、ガス流量の制御は、コイル18に電圧を印加
し、固定コア15aを磁化して、その磁力で可動コア6aを
吸引移動させ、弁座3aと弁体8aの間隔を変更して、それ
を流通するガスの量を調節するものである。ガスの流通
の遮断は、コイル18に電圧を印加し、固定コア15aで可
動コア6aを吸引して、弁体8aで弁座3aを閉鎖する。

この第２実施例から明らかなように、弁座3aと弁体8a
の位置を変えることのみで、ノルマルオープンタイプの
流量制御弁も簡単に構成することができる。

尚、上記実施例では、流体が可動体側だら固定コア側
に供給される場合を示したが、逆であってもよい。

｛発明の効果｝ 本発明の流量制御弁は、上記のように、固定コアに、
それを可動体と相対する面を開口して貫通する流体路を
形成するとともに、前記可動体に、それを通過して流体
を導く流通路を形成したものである。

したがって、流体の流動経路と、可動体及び固定コア
の配置とがほぼ一致するから、デッドスペースが小さく
なる。しかも、固定コアの流体路を流動する流体の吸引
力が、その上流側のほぼ全体に作用するから、可動体の
流通路などに流体の一部が滞留することはなく、流体の
全量を常にスムーズに流動させて、それを迅速に置換さ
せることができる。

そして、本発明は、可動コアが他の部材に接触しない
ように支持されるものであるから、他の従来構造と違っ
て、この可動コアの動きでスラッジ（摩擦粉）が発生す
るおそれを格段に少なく、域いはなくすことができるよ
うになった。その結果、スラッジの混入を嫌う例えばサ
ンプルガスなどのガス流路にも導入できるようになっ
た。

また、この支持ばねは円板状に形成されているととも
に、この支持ばねの外周部が弁座を備える流入路部材と
リング状の固定部材とで挟持されてこの流入路部材に固
定される構成が採用されているので、可動コアを支持す
る構成を円板状の支持ばね一つでまかない、併せてこれ
を弁内部に固定する構造が、この支持ばねの外周部を弁
座を備える流入路部材とリング状の固定部材とで挟持す
るだけで達成される。したがって、使用部品点数も少な
く、構造が格段に簡素になり、組付け加工も簡単にな
り、廉価に提供できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の第１実施例を示し、第１図は断正
面図、第２図は可動体部の断平面図、第３図は固定コア
の右側面図、第４図は板ばねの正面図、第５図は第２実
施例を示す断正面図、第６図は従来例を示す断正面図で
ある。 ３・3a:弁座、４・4a:可動体、５・5a:板ばね、６・6a:
可動コア、８・8a:弁体、15・15a:固定コア、17・17a:
流体路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−73322（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−194082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−113977（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−132475（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−53971（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−160370（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−160470（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 31/06 - 31/11

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周囲にコイルが配置された磁性体製の固定
   コアと、この固定コアの磁力による吸引、または前記磁
   力からの開放で移動して弁座を開閉する、磁性体製の可
   動コアと弁体、支持ばねで構成された可動体からなる流
   量制御弁において、円板状に形成されている前記支持ば
   ねの外周部が弁座を備える流入路部材とリング状の固定
   部材とで挟持されてこの流入路部材に固定されてこの可
   動コアが他の部材に接触しないように支持されるように
   構成され、前記固定コアに、可動体と相対する面を開口
   して貫通する流体路が形成されるとともに、前記可動体
   に、流体を導く流通路が形成されていることを特徴とす
   る流量制御弁。
2. 【請求項２】可動体の流通路が、固定コアの流体路に対
   応して、可動コアに孔として形 成された請求項（１）に記載の流量制御弁。