JP4176676B2

JP4176676B2 - 弁装置

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Publication number: JP4176676B2
Application number: JP2004165894A
Authority: JP
Inventors: 則夫和田; 浩二松井; 正則清水
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2024-06-03
Also published as: JP2005344628A

Description

本発明は、リニアアクチュエータ式の弁装置に関するものである。

図６は、リニアアクチュエータ式の弁装置の従来例の断面図である。
一端に弁体(11)を具備する弁軸(12)の他端近傍には、第１，第２永久磁石(21)(22)が埋設されており、第１永久磁石(21)のＮ極は後述のアクチュエータ(30)側に向いていると共に、他方の第２永久磁石(22)のＳ極はアクチュエータ(30)側に向いている。
前記弁軸(12)の側方に配設されたアクチュエータ(30)のヨーク(31)は、その両端部に位置するサイド磁極部(34)(36)を備えていると共に、該サイド磁極部(34)(36)の相互間には中央磁極部(35)が位置している。又、該中央磁極部(35)は、外周に電磁コイル(38)が巻回されたコア(37)の先端に位置しており、更に、コア(37)の後端とヨーク(31)の間にはギャップ(39)が形成されている。

一方のサイド磁極部(34)と中央磁極部(35)と更に他方のサイド磁極部(36)は、弁軸(12)の長さ方向に沿うように配列されていると共に、弁軸(12)を隔ててアクチュエータ(30)の反対側には補助ヨーク(32)が設けられており、該補助ヨーク(32)と前記ヨーク(31)との間隙(33)内に弁軸(12)が往復移動自在に挿入されている。
このものでは、電磁コイル(38)が非通電状態にあるときには、磁気ギャップ(39)の磁気抵抗は、第１永久磁石(21)及び第２永久磁石(22)の磁力に対して大きいから、第１永久磁石(21)のＮ極→一方のサイド磁極部(34)→ヨーク(31)内→他方のサイド磁極部(36)→第２永久磁石(22)のＳ極→第２永久磁石(22)のＮ極→補助ヨーク(32)→第１永久磁石(21)のＳ極の如く周回する磁路と、第１永久磁石(21)のＮ極→中央磁極部(35)→第２永久磁石(22)のＳ極→第２永久磁石(22)のＮ極→補助ヨーク(32)→着磁部材第１永久磁石(21)のＳ極の如く周回する磁路が形成されるように、第１永久磁石(21)及び第２永久磁石(22)は弁軸１２と共に所定位置に位置づけられる。

一方、電磁コイル(38)を通電状態にすると、コア(37)の内部に磁束が生成されると共に、この磁束はヨーク(31)内に分布して各磁極部(34)(35)(36)の各々の表面に磁極を生じさせる。この場合、両サイド磁極部(34)(36)の極性は相互に同一になる一方、中央磁極部(35)の極性は両サイド磁極部(34)(36)に生じる磁極の極性とは逆極性になる。

さて、両サイド磁極部(34)(36)にＳ極を発生させ、中央磁極部(35)にＮ極を発生させる方向の電流を電磁コイル(38)に供給した場合には、第１永久磁石(21)のＮ極は中央磁極部(35)と反発する一方サイド磁極部(34)と引き合うから図６の矢印Ａ方向の閉弁力が生じる。又、第２永久磁石(22)のＳ極は中央磁極部(35)と引き合う一方サイド磁極部(36)と反発するから上記と同様に図６の矢印Ａ方向の閉弁力が生じ、これら２つの閉弁力の合力で弁体(11)が閉弁動作する。これとは逆に、両サイド磁極部(34)(36)にＮ極を発生させ、中央磁極部(35)にＳ極を発生させる方向の電流を電磁コイル(38)に供給した場合には、第１永久磁石(21)のＮ極は中央磁極部(35)と引き合う一方サイド磁極部(34)と反発するから図６の矢印Ｂ方向の開弁力が生じる。又、第２永久磁石(22)のＳ極は中央磁極部(35)と反発する一方サイド磁極部(36)と引き合うから上記と同様に図６の矢印Ｂ方向の開弁力が生じ、これら２つの開弁力の合力で弁体(11)が開弁動作する。
特開２０００−１９９４１１号公報

しかしながら、上記従来のものでは、例えば、屋外設置型給湯器のガス弁等として使用すると、夏の暑い日等には第１，第２永久磁石(21)(22)が温度上昇して磁力低下を来たし（代表例として、フェライト磁石の場合は１℃上昇すると約０．１８％の割合で減少するが、この減少割合は材質によって異なる。）、その結果、弁体(11)の閉弁力や開弁力が低くなって次の問題が生じる。
(A)．弁体(11)の閉弁力が低下すると、該弁体(11)によるシール性能が悪くなってガス漏れが発生する心配がある。
(B)．弁体(11)の開弁力が低下すると、開弁時に於ける弁体(11)の開度低下を来たし、ガスの流量不足が生じる。

本発明は、係る点に鑑みて成されたもので、
『軸方向に往復移動して弁体(11)を開閉させる弁軸(12)と、
前記弁軸(12)に設けられた永久磁石部と、
前記永久磁石部との間で作用する磁力の前記軸方向成分によって前記弁軸(12)を前記往復移動させる電磁石装置と、を具備するリニアアクチュエータ式の弁装置』に於いて、温度上昇に伴なって弁体(11)によるシール性が低下するのを防止すること、また温度上昇に伴なって弁体(11)の開度が低下するのを防止することをその課題とする。

［請求項１に係る発明］
上記課題を解決する為の請求項１に係る発明の技術的手段は、
『前記弁体(11)を閉弁させる方向の軸方向付勢力をバネ圧として前記弁軸(12)に作用させる為の第１のバネ装置を備え、
前記第１のバネ装置は、温度上昇に伴なって前記バネ圧を増加させるように形状変化する第１の形状記憶部材を具備する』ことである。
上記技術的手段によれば、弁体(11)を開閉させる駆動力としては、弁軸(12)に設けられた永久磁石部と電磁石装置との間で作用する磁力以外に、弁軸(12)を閉弁方向に付勢する為の第１のバネ装置からのバネ圧も作用する。
そして、既述従来例で説明したように、弁軸(12)に設けられた永久磁石部の磁力が温度上昇に伴なって弱くなって弁体(11)の閉弁力が低下しそうになると、第１の形状記憶部材が、第１のバネ装置のバネ圧を増加させるように形状変化し、該バネ圧によって弁軸(12)を閉方向へ付勢する力が増加し、これにより、弁体(11)の閉弁力の低下が抑えられてシール性の低下が防止される。

また、上記技術的手段は、
『前記弁体(11)を開弁させる方向の軸方向付勢力をバネ圧として前記弁軸(12)に作用させる為の第２のバネ装置を備え、
前記第２のバネ装置は、温度上昇に伴なって前記バネ圧を増加させるように形状変化する第２の形状記憶部材を具備する』ことである。
上記技術的手段によれば、弁軸(12)に設けられた永久磁石部の磁力が温度上昇に伴なって低下することに起因して弁体(11)の開弁力が低下しそうになると、第２の形状記憶部材が、第２のバネ装置のバネ圧（弁軸(12)を開弁方向に付勢に付勢する力）を増加させるように形状変化し、これにより、第２のバネ装置による弁体(11)の開弁付勢力が増加する。よって、第２のバネ装置による弁体(11)の開弁付勢力が増加する分、温度上昇に基づく該弁体(11)の開度低下を防止することができる。

さらに既述課題を同時に解決する為には、
『前記第１の形状記憶部材は、前記弁体(11)で開閉される弁口を具備する流路に設けられており、
前記第２の形状記憶部材は、前記電磁石装置への通電に基づく発生熱が伝達される領域に配設され、
前記第２のバネ装置は前記第１のバネ装置より弱いバネ圧に設定されている』ものとすることができる。
上記技術的手段によれば、温度上昇に伴なって第１のバネ装置のバネ力が増加して弁体(11)の閉弁力低下が防止される。尚、温度上昇に伴なって第２のバネ装置のバネ圧が変化して弁体(11)の開弁付勢力が増加するが、第２のバネ装置のバネ圧は第１のバネ装置のバネ圧より弱く設定されている。従って、第２のバネ装置のバネ圧変化による弁体(11)の閉弁力低下の影響は少ないことから、該第２のバネ装置のバネ圧と第１のバネ装置のバネ圧の合力は、弁体(11)の閉弁力を増加させる方向に変化し、これにより、弁体(11)の閉弁力低下が防止される。

一方、弁体(11)が開弁すると、これに伴なって流路に流れる流体によって第１の形状記憶部材が冷却されて温度低下すると共に、電磁石装置への通電に基づく発生熱で第２の形状記憶部材は温度上昇する。従って、流路に流体が流れ始めた後（弁体(11)が開弁した後）は、第１のバネ装置による弁体(11)の閉弁付勢力が小さくなると共に、第２のバネ装置の開弁付勢力が更に増大し、その結果、弁軸(12)が開弁位置に確実に移動され、これにより、温度上昇に伴なって弁体(11)の開弁度が低下するのを防止することができる。

［請求項２に係る発明]
請求項１に係る発明は、弁体(11)を開弁させる方向の軸方向付勢力を第２のバネ装置から弁軸(12)に付与したが、該第２のバネ装置に代えて、第１のバネ装置と同方向のバネ圧（閉弁方向付勢力）を弁軸(12)に付与する構成を採用することができる。
この為に採用した請求項２に係る発明の技術的手段は、
『前記弁体(11)を閉弁させる方向の軸方向付勢力をバネ圧として前記弁軸(12)に作用させる為の第１のバネ装置と第３のバネ装置を備え、
前記第１のバネ装置は、温度上昇に伴なって前記バネ圧を増加させるように形状変化する第１の形状記憶部材を具備しており、前記第３のバネ装置は、温度上昇に伴なって前記バネ圧を低減させるように形状変化する第３の形状記憶部材を具備し、
前記第１の形状記憶部材は、前記弁体(11)で開閉される弁口を具備する流路に設けられており、
前記第３の形状記憶部材は、前記電磁石装置への通電に基づく発生熱が伝達される領域に配設され、
前記第３のバネ装置は前記第１のバネ装置より弱いバネ圧に設定されている』ことである。
上記技術的手段によれば、温度上昇に伴なって請求項１の発明と同様の作用が得られ、これにより、第１のバネ装置のバネ力が増加して弁体(11)の閉弁力低下が防止される。

一方、弁体(11)が開弁すると、電磁石装置への通電に基づく発生熱等によって、弁軸(12)に設けられた永久磁石部が温度上昇して磁力低下し、これにより、弁体(11)の開弁力が低下しそうになると、第３の形状記憶部材が、第３のバネ装置のバネ圧を低減させるように形状変化し、これにより、該バネ圧によって弁軸(12)を閉方向へ付勢する力が減少する。よって、第３のバネ装置による弁体(11)の閉方向への付勢力が小さくなる分、温度上昇に基づく該弁体(11)の開度低下を防止することができる。
尚、弁体(11)が開弁すると、これに伴なって流路に流れる流体によって第１の形状記憶部材が冷却されて温度低下することから、流路に流体が流れ始めた後（弁体(11)が開弁した後）は、第１のバネ装置による弁体(11)の閉弁付勢力が小さくなることは、上記請求項１に係る発明と同様である。

本発明は次の特有の効果を有する。
温度上昇に伴なって第１のバネ装置のバネ圧が増加して弁軸(12)を閉弁方向へ付勢する力が増大するから、弁体(11)の閉弁力低下が抑えられてシール性の低下が防止される。
また、温度上昇に伴なって第２のバネ装置のバネ圧が増加して弁軸(12)を開方向に付勢する力が増大するから、温度上昇に基づく弁体(11)の開度低下を防止することができる。
さらに、既述したように、温度上昇に伴なって弁体(11)の開弁度が低下するのが防止できると共に、閉弁時に於ける弁体(11)の閉弁力低下を防止することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る弁装置をガス流路に配設した状態の断面図である。
弁箱(5)の側壁(53)には一次流路(51)が接続されていると共に、底壁(54)には二次流路(52)に繋がる弁口(50)が形成されている。
弁箱(5)内に配設された弁体(11)は、前記弁口(50)に対して接離動作するリフト弁であり、該弁体(11)は弁軸(12)の下端に取付けられている。
前記弁軸(12)の下端近傍は、弁体(11)に結合される小径軸部(120)になっていると共に、該小径軸部(120)の上方の大径フランジ部(121)には、下方閉弁バネ(14)の一端が着座している。

又、上記下方閉弁バネ(14)の他端は、扁平な円錐台状に形成された第１の形状記憶部材たる下方バネ受け(15)の小径側端部(150)に着座していると共に、該下方バネ受け(15)は形状記憶部材としてのバイメタルで形成されており、温度上昇に伴って上下高さが増加するように変形する。このため、下方バネ受け(15)は、上側金属板(151)と下側金属板(152)を張り合わせた積層板で形成されていると共に、上側金属板(151)の熱膨張率は下側金属板(152)のそれよりも大きく設定されている。従って、温度上昇に伴って下方バネ受け(15)が上下高さを増大させる方向に変形した場合には、該変形分だけ下方閉弁バネ(14)の圧縮量が増加し、これにより、弁体(11)を閉弁方向に付勢する下方閉弁バネ(14)の付勢力が増加する。従って、本実施の形態では、上記下方閉弁バネ(14)と第１バネ受(15)の組合せが、既述発明特定事項たる第１のバネ装置に対応する。

弁箱(5)の上端開放部は、中央に軸孔(41)が開設された閉塞蓋(4)で閉塞されていると共に、前記軸孔(41)に嵌入された上端閉塞のシリンダ(43)内には弁軸(12)の上部域が摺動自在に挿入されている。又、シリンダ(43)内を摺動する弁軸(12)の太軸部(122)は部分的（図１の斜線域）に磁化されており、これにより、軸方向に間隔をおいてＮ極域(124)とＳ極域(125)を備えた永久磁石部(126)が形成されている。尚、図１に於いて斜線を施したＮ極域(124)とＳ極域(125)の磁力の影響によって、これらから軸方向へ若干ずれた領域も多少磁化されるが、同図の斜線を施したＮ極域(124)とＳ極域(125)の領域が最も強い磁性を帯びた状態になっている。

一方、形状記憶合金製のコイルバネからなる開弁バネ(19)が弁軸(12)の軸方向中央部（後述するアクチュエータ(30)の電磁コイル(38)の発生熱が伝達される領域）に外嵌されている。即ち、弁軸(12)の上部域に形成された太軸部(122)の下端に連続するテーパー状縮径部(127)に開弁バネ(19)の上端が係合していると共に、該開弁バネ(19)の下端は、閉塞蓋(4)の中央孔に貫設された軸孔(41)の周囲に形成されたバネ受け段部(410)に係合している。

又、形状記憶合金製の開弁バネ(19)は、雰囲気温度の上昇に伴なって自由長が増加するように加工されていると共に、該開弁バネ(19)のバネ定数は弁軸(12)を閉弁方向に付勢する下方閉弁バネ(14)のバネ定数に比べて小さな値に設定されている。即ち、弁軸(12)に対する開弁バネ(19)のバネ圧は閉弁バネ(14)のバネ圧より弱い値に設定されている。このものでは、開弁バネ(19)が既述発明特定事項たる第２のバネ装置に対応すると共に、開弁バネ(19)を構成する形状記憶合金材料が既述発明特定事項たる第２の形状記憶部材に対応する。

上記シリンダ(43)の側方に位置するアクチュエータ(30)は、コア(37)の外周に電磁コイル(38)を巻回したものをコ字状のヨーク(31)に収納したものであり、コア(37)やヨーク(31)は磁性材料で形成されている。
ヨーク(31)の両端は既述従来のものと同様に、サイド磁極部(34A)(36A)になっており、これらサイド磁極部(34A)(36A)の相互間にはコア(37)の一端たる中央磁極部(35A)が位置していると共に、該コア(37)の他端は前記ヨーク(31)の内面に当接している。従って、電磁コイル(38)が通電状態になると、コア(37)内に形成される磁力線が、該コア(37)とヨーク(31)の当接部→該ヨーク(31)内→ヨーク(31)の両端のサイド磁極部(34A)(36A)→弁軸(12)内の経路で延びるように形成される。

本実施の形態では、電磁コイル(38)に通電させたときには、ヨーク(31)両端のサイド磁極部(34A)(36A)がＳ極になる一方、コア(37)の一端の中央磁極部(35A)がＮ極になるように設定されていると共に、一方のサイド磁極部(34A)と中央磁極部(35A)との間隔（他方のサイド磁極部(36A)と中央磁極部(35A)の間隔も同じ）は、図１に於いて、弁軸(12)上に斜線を施した領域たるＮ極域(124)の軸方向中心部とＳ極域(125)の軸方向中心部との間隔と等しくなるように寸法設定されている。

又、上記アクチュエータ(30)は、非磁性材料から成るカバー(45)で覆われていると共に、シリンダ(43)に於けるアクチュエータ(30)の反対側の外壁面には、側板(46)が添設されている。尚、側板(46)は、本実施の形態では磁性体で形成されているが、非磁性体であってもよい。

次に、上記弁装置の動作を説明する。
図１は、電磁コイル(38)に通電しない閉弁状態を示しており、この状態では電磁コイル(38)が非通電状態にあることから、アクチュエータ(30)の各磁極(34A)(35A)(36A)は磁化されていない。
この状態では、弁軸(12)のＮ極域(124)→ヨーク(31)のサイド磁極部(36A)→ヨーク(31)内→コア(37)内→コア(37)の中央磁極部(35A)→弁軸(12)のＳ極域(125)→弁軸(12)のＮ極域(124)と循環する閉じた磁路で磁力線が形成される。これにより、永久磁石部(126)のＳ極域(125)とＮ極域(124)が中央磁極部(35A)と一方のサイド磁極部(36A)の対向位置に維持され、これにより、永久磁石部(126)と上記中央磁極部(35A)及びサイド磁極部(36A)との磁気吸着力が弁体(11)を閉弁状態に維持する力（閉弁力）として作用する。又、弁軸(12)の先端近傍に設けられた下方閉弁バネ(14)の付勢力も弁体(11)の閉弁力として作用し、前記磁気吸着力及び下方閉弁バネ(14)の付勢力の合力によって、弁体(11)が閉弁状態に維持される。尚、本実施の形態では、温度が高くない状態では、永久磁石部(126)と中央磁極部(35A)及びサイド磁極部(36A)との磁気吸着力だけで弁体(11)を確実に閉弁状態に維持するのに必要な閉弁付勢力が確保できるようになっている。

この閉弁状態で外気温上昇すると、既述従来例と同様に永久磁石部(126)の磁力が弱くなり、該磁力による弁体(11)の閉弁付勢力が低下する。一方、外気温上昇に伴なって、下方バネ受け(15)が高さ増加するように変形し、これにより、下方閉弁バネ(14)の圧縮量が増加して該下方閉弁バネ(14)による閉弁付勢力が増加する。一方、外気温上昇によって、形状記憶合金製の開弁バネ(19)がその自由長を増加させようとし、これにより、弁軸(12)を上昇移動させる付勢力（開弁方向の付勢力）が増加するが、開弁バネ(19)のバネ定数は下方閉弁バネ(14)のバネ定数より低い値に設定されているから、下方閉弁バネ(14)の閉弁付勢力と開弁バネ(19)の開弁付勢力の合力は全体として閉弁付勢力として作用する。これにより、永久磁石部(126)の磁力低下に伴なう弁体(11)の閉弁付勢力の低下が防止され、全体としてみた場合、弁体(11)を閉弁状態に維持する力が低下することがない。即ち、本実施の形態に係る弁装置では、外気温上昇に伴なって永久磁石部(126)が磁力低下を来たしても、弁体(11)のシール性が低下することがない。

さて、外気温が高い上記条件下で、電磁コイル(38)に通電すると、図２に示すように中央磁極部(35A)がＮ極になり、サイド磁極部(34A)(36A)がＳ極になる。すると、弁軸(12)に於ける永久磁石部(126)のＳ極域(125)と、アクチュエータ(30)のヨーク(31)下端のサイド磁極部(34A)が同極であるから互いに反発する一方、上記Ｓ極域(125)とアクチュエータ(30)の中央磁極部(35A)及び、Ｎ極域(124)と上方のサイド磁極部(36A)が引き合い、これにより、弁軸(12)が上方に引き上げられて弁体(11)が弁口(50)から離反して開弁し始める。すると、一次流路(51)→弁箱(5)内→弁口(50)→二次流路(52)の経路でガスが流れ、該ガス流によって弁箱(5)内の下方バネ受け(15)が冷却され、これにより、該下方バネ受け(15)が、高さ増加する前の扁平形状に復帰する。一方、既述したように開弁バネ(19)による開弁付勢力は大きくなっているから、永久磁石部(126)とアクチュエータ(30)との磁力により、弁軸(12)が一層上昇し易くなって弁体(11)の開度が充分に大きくなる。即ち、外気温上昇に伴なって永久磁石部(126)が磁力低下を来たしても、開弁時に於ける弁体(11)の開度低下を招来しない。又、電磁コイル(38)が通電継続によって発熱し、これにより、永久磁石部(126)の磁力が低下した場合も、電磁コイル(38)からの伝達熱により開弁バネ(19)による弁体(11)の閉弁付勢力が増大するため、該弁体(11)が開度低下する心配がない。
尚、上記開弁状態で電磁コイル(38)への通電を遮断すると、アクチュエータ(30)のコア(37)やヨーク(31)が消磁状態に復帰して図１の閉弁状態に戻る。

［第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態に係る弁装置の構成を図３，図４に基づいて説明する。
第２実施形態に係る弁装置は、第１実施形態の閉弁バネ(19)に代えて、弁軸(12)を閉弁方向に付勢するバネ定数の小さな上方閉弁バネ(17)と上方バネ受け(18)の組合せを採用したものであり、該上方バネ受け(18)はアクチュエータ(30)の電磁コイル(38)の発生熱が伝達される領域、具体的には、弁軸(12)に外嵌したシリンダ(43)の上部に配設されている。その他の構成は既述第１実施形態のものと同様になっている。

上記上方閉弁バネ(17)等の配設部の構成を更に詳述すると、弁軸(12)の上端には上方閉弁バネ(17)の下端が着座していると共に、該上方閉弁バネ(17)とシリンダ(43)の頂部板(44)との間には扁平な円錐台状の既述第３の形状記憶部材たる上方バネ受け(18)が介在されている。そして、上記上方閉弁バネ(17)は前記上方バネ受け(18)の小径側端部に着座していると共に、上方バネ受け(18)は上側金属板(181)と下側金属板(182)を張り合わせた積層板（バイメタル）で形成されており、上側金属板(181)の熱膨張率は下側金属板(182)のそれよりも小さく設定されている。従って、雰囲気温度の上昇に伴なって上方バネ受け(18)が上下高さを減少させる方向（扁平化する方向）に変形する。これにより、該変形分だけ上方閉弁バネ(17)の圧縮量が低下し、弁体(11)を閉弁方向に付勢する上方閉弁バネ(17)の付勢力が減少する。従って、本実施の形態では、上記上方閉弁バネ(17)と上方バネ受け(18)の組合せが既述発明特定事項たる第３のバネ装置に対応する。

又、上記上方閉弁バネ(17)のバネ定数は下方閉弁バネ(14)のバネ定数よりも小さな値に設定されており、これにより、弁軸(12)に作用する上方閉弁バネ(17)のバネ圧は、下方閉弁バネ(14)のバネ圧に比べて弱い値になっている。尚、後述する電磁石装置たるアクチュエータ(30)用の電磁コイル(38)の通電によって発生する熱は、シリンダ(43)を介して上方バネ受け(18)の配設部まで伝達され、これにより、上方バネ受け(18)は外気温のみならず、電磁コイル(38)の発生熱によっても扁平方向に変形する。

このものでは、図３に示す閉弁状態で外気温が上昇すると、既述のように永久磁石部(126)の磁力が弱くなり、該磁力による弁体(11)の閉弁付勢力が低下する。一方、外気温上昇に伴なって、下方バネ受け(15)が高さ増加するように変形し、これにより、既述第１実施形態と同様に下方閉弁バネ(14)の圧縮量が増加して該下方閉弁バネ(14)による閉弁付勢力が増加する。これとは逆に、外気温上昇によって上方バネ受け(18)は扁平化するように変形し、これにより、上方閉弁バネ(17)の圧縮量が低下して該上方閉弁バネ(17)による弁体(11)の閉弁付勢力が低下するが、該上方閉弁バネ(17)のバネ定数は下方閉弁バネ(14)のそれよりも小さく設定されているから、下方閉弁バネ(14)と上方閉弁バネ(17)の閉弁付勢力の合力は前記外気温上昇に伴なって増加する。これにより、永久磁石部(126)の磁力低下に伴なう弁体(11)の閉弁付勢力の低下が防止され、全体としてみた場合、弁体(11)を閉弁状態に維持する力が低下することがない。即ち、本実施の形態に係る弁装置では、外気温上昇に伴なって永久磁石部(126)が磁力低下を来たしても、弁体(11)のシール性が低下することがない。

外気温が高い上記条件下で、電磁コイル(38)に通電すると、第１実施形態で説明したように弁体(11)が弁口(50)から離反して開弁し始め、これにより、弁箱(5)内に発生するガス流で下方バネ受け(15)が冷却され、該下方バネ受け(15)が、高さ増加する前の扁平形状に復帰する。一方、上方バネ受け(18)は既述したように扁平化したままの状態（上方閉弁バネ(17)の付勢力が低下した状態）にあるから、永久磁石部(126)とアクチュエータ(30)との磁力により、弁軸(12)が上昇し易くなって弁体(11)の開度が充分に大きくなる。即ち、外気温上昇に伴なって永久磁石部(126)が磁力低下を来たしても、開弁時に於ける弁体(11)の開度低下を招来しない。又、電磁コイル(38)が通電継続によって発熱し、これにより、永久磁石部(126)の磁力が低下した場合も、電磁コイル(38)からの伝達熱で上方バネ受け(18)が扁平形状に変形するから、上方閉弁バネ(17)の付勢力が低下し、弁体(11)が開弁し易くなるため、弁体(11)が開度低下する心配がない。

［第３実施形態]
図５は、弁軸(12)に対して直径方向に形成した貫通孔(H)に第１，第２永久磁石(128)(129)を、相互の極性が逆になる姿勢に装填したものである。このものでも、アクチュエータ(30)の一方のサイド磁極部(34A)、中央磁極部(35A)及び他方のサイド磁極部(36A)側に第１永久磁石(128)のＳ極と第２永久磁石(129)のＮ極が対向しているから、既述した第１，第２実施形態のものと同様に、アクチュエータ(30)と弁軸(12)の永久磁石部の間に作用する磁気的な力によって弁軸(12)が軸方向に移動し、これにより、弁体(11)が開閉する。そして、このものでも、弁箱(5)内に設けられた下方バネ受け(15)とシリンダ(43)上部に設けられた上方バネ受け(18)の機能によって、既述第２実施形態と同様の作用・効果が得られる。

［その他]
１．第１実施形態の形状記憶合金製のコイルバネからなる開弁バネ(19)に代えて、下方バネ受け(15)と下方閉弁バネ(14)の組合せと同様の構造を採用してもよい。
２．第１実施形態の永久磁石部(126)に代えて図５の第１，第２永久磁石(128)(129)を適用できることは言うまでもない。
３．第２実施形態の下方バネ受け(15)及び下方閉弁バネ(14)の組合せや、上方バネ受け(18)及び上方閉弁バネ(17)の組合せに代えて、温度上昇に伴なって自由長が長くなる形状記憶合金製のコイルバネを採用してもよい。
４．上下のバネ受け(15)(14)に代えて、温度変化によって長さが変化するワックスペレット式のシリンダ装置を使用してもよい。

本発明の第１実施形態に係る弁装置の閉弁状態の断面図本発明の第１実施形態に係る弁装置の開弁状態の断面図本発明の第２実施形態に係る弁装置の閉弁状態の断面図本発明の第２実施形態に係る弁装置の開弁状態の断面図本発明の第３実施形態に係る弁装置の断面図従来例の説明図

符号の説明

(11)・・・弁体
(12)・・・弁軸
(14)・・・下方閉弁バネ
(15)・・・下方バネ受け
(17)・・・上方閉弁バネ
(18)・・・上方バネ受け
(19)・・・開弁バネ
(126)・・・永久磁石部

Claims

軸方向に往復移動して弁体(11)を開閉させる弁軸(12)と、
前記弁軸(12)に設けられた永久磁石部と、
前記永久磁石部との間で作用する磁力の前記軸方向成分によって前記弁軸(12)を前記往復移動させる電磁石装置と、を具備するリニアアクチュエータ式の弁装置に於いて、
前記弁体(11)を閉弁させる方向の軸方向付勢力をバネ圧として前記弁軸(12)に作用させる為の第１のバネ装置と、前記弁体(11)を開弁させる方向の軸方向付勢力をバネ圧として前記弁軸(12)に作用させる為の第２のバネ装置とを備え、
前記第１のバネ装置は、温度上昇に伴なって前記バネ圧を増加させるように形状変化する第１の形状記憶部材を、前記第２のバネ装置は、温度上昇に伴なって前記バネ圧を増加させるように形状変化する第２の形状記憶部材を具備し、
前記第１の形状記憶部材は、前記弁体(11)で開閉される弁口を具備する流路に設けられており、
前記第２の形状記憶部材は、前記電磁石装置への通電に基づく発生熱が伝達される領域に配設され、
前記第２のバネ装置は前記第１のバネ装置より弱いバネ圧に設定されている、リニアアクチュエータ式の弁装置。
軸方向に往復移動して弁体(11)を開閉させる弁軸(12)と、
前記弁軸(12)に設けられた永久磁石部と、
前記永久磁石部との間で作用する磁力の前記軸方向成分によって前記弁軸(12)を前記往復移動させる電磁石装置と、を具備するリニアアクチュエータ式の弁装置に於いて、
前記弁体(11)を閉弁させる方向の軸方向付勢力をバネ圧として前記弁軸(12)に作用させる為の第１のバネ装置と第３のバネ装置を備え、
前記第１のバネ装置は、温度上昇に伴なって前記バネ圧を増加させるように形状変化する第１の形状記憶部材を具備しており、前記第３のバネ装置は、温度上昇に伴なって前記バネ圧を低減させるように形状変化する第３の形状記憶部材を具備し、
前記第１の形状記憶部材は、前記弁体(11)で開閉される弁口を具備する流路に設けられており、
前記第３の形状記憶部材は、前記電磁石装置への通電に基づく発生熱が伝達される領域に配設され、
前記第３のバネ装置は前記第１のバネ装置より弱いバネ圧に設定されている、リニアアクチュエータ式の弁装置。