JP6450694B2 - 流体制御弁 - Google Patents
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Description
アクチュエータ部101では、固定鉄心112と可動鉄心113が中空状のコイルボビン114内に同軸上に設けられている。コイル115がコイルボビン114の周りに巻回されている。可動鉄心113は、コイル115への通電がOFFの状態では、固定鉄心112と離間し、通電がONの状態になると、固定鉄心112に吸着する。コイル115の外周は、コア116により覆われている。コイルボビン114とコア116は、駆動部支持部材117に立設されている。駆動部支持部材117は、シリンダブロック118に載置して固定されている。また、駆動部支持部材117と可動鉄心113の先端部113aの間には、可動鉄心113を固定鉄心112と離間する方向に付勢する付勢バネ119が設けられている。
コイルバネは、ターン数、平行度により、バネ荷重の作用線は、常に軸心から一定の方向に傾く特性がある。このようなコイルバネである付勢バネ119を組み込む際、付勢バネ119の円周方向における位置が一定ではなく、可動鉄心113とコイルボビン114の間には、図7に示すように、摩耗粉によるつまりを防ぐために径方向に一定以上の隙間が形成されているため、可動鉄心113が垂直線Aに対し予期しない方向に必ず傾く恐れがあった(線A10に示す)。
このように、可動鉄心113、付勢バネ119の作用線の傾きは、第1弁体105の第1弁座104との当接面に作用する付勢力を不均一にするので、長時間使用することにより漏れが発生し、耐久性を悪くする問題があった。特に、シーソー式の流体制御弁では、揺動軸110を支点として揺動するため、第1弁体105及び第2弁体108は第1弁座104及び第2弁座107に傾いて当接するため、この問題が顕著に表れていた。
なお、図6では、可動鉄心113と付勢バネ119の作用線の傾きが当接面に影響しないように、可動鉄心113とシーソー板111との間に摺動部材120を配置している。しかし、部品点数が増え、コストアップする問題があった。
(1)流体が流れる流路の周囲に形成された弁座と、弁座と当接または離間することにより、流体の流れを制御する弁体と、弁体を制御する可動部材と、可動部材を摺動可能に保持したアクチュエータ部と、可動部材を弁座方向に付勢する付勢バネとを有する流体制御弁において、弁体には、弁体と弁座の当接面に対しほぼ直角方向に付勢バネの付勢力が作用すること、を特徴とする。
(4)(1)または(2)に記載の流体制御弁において、ポペット式であること、を特徴とする。
(5)(3)に記載の流体制御弁において、第1弁体と第1弁座の当接面、及び第2弁体と第2弁座の当接面は、水平面に対して所定の角度傾いて当接すること、を特徴とする。
(1)流体が流れる流路の周囲に形成された弁座と、弁座と当接または離間することにより、流体の流れを制御する弁体と、弁体を制御する可動部材と、可動部材を摺動可能に保持したアクチュエータ部と、可動部材を弁座方向に付勢する付勢バネとを有する流体制御弁において、弁体には、弁体と弁座の当接面に対しほぼ直角方向に付勢バネによる付勢力が作用すること、を特徴とするので、弁体は、弁体と弁座の当接面に対してほぼ直角に付勢され、当接面での付勢力が均一となり、長時間使用による漏れが発生せず、耐久性が向上する。また、摺動部材がなくても弁体を弁座の当接面に対し、ほぼ直角に付勢することができ当接面において付勢力が均一になることから、部品点数を減らすことができ、コストダウンできる。
(5)(4)に記載の流体制御弁において、第1弁体と第1弁座の当接面、及び第2弁体と第2弁座の当接面は、水平面に対して所定の角度傾いて当接すること、を特徴とするので、シーソー式流体制御弁の第1弁体が揺動運動により所定角度傾いて第1弁座に当接するとき、第1弁座も、第1弁体が揺動運動により傾いた角度と同じ角度傾いているため、第1弁体と第1弁座の当接面の力がより均一となり、耐久性を向上させることができる。
はじめに、流体制御弁1の構成について説明する。図2に示すように、流体制御弁1は、アクチュエータ部2と弁体部3を有する。
アクチュエータ部2は、図2に示すように、可動鉄心5、駆動部支持部材10、コイルボビン6、第1付勢バネ11等からなる。アクチュエータ部2では、固定鉄心4と可動鉄心5が、中空状のコイルボビン6内に同軸上に設けられている。可動鉄心5は、コイルボビン6の内周に摺動可能に保持されている。コイル7は、コイルボビン6の周りに巻回されている。可動鉄心5は、コイル7への通電がOFFの状態では、固定鉄心4と離間し、通電がONの状態になると、固定鉄心4に吸着する。コイル7の外周は、コア8により覆われている。コイル7と電気的に接続するリード線9は、コア8外部に配線されている。コイルボビン6とコア8は、平板状の駆動部支持部材10に立設されている。駆動部支持部材10は、弁体部3に構成されるシリンダブロック25に載置して固定されている。コア8全体とシリンダブロック25の一部は、本体カバー12に覆い被せられている。コア8外部に引き出されたリード線9が、ブッシュ13により液密状態で、本体カバー12の貫通孔12aから外部に配線されている。
ここで、所定の位置とは、第1付勢バネ11を意図する向きに組み付ける位置のことをいう。第1付勢バネ11は、ターン数、平行度により、バネの作用線は軸心に対して常に傾く。そこで、位置決め係合部10aが位置決め凸部11aと係合することにより、第1付勢バネ11の円周方向におけるバラツキを解消し、後述するように、常に意図する向きに組み付けることができる。
第1弁体18と第2弁体21は、シーソー板15に一体的に結合されている。第1弁体18は、第1流路16の周囲に形成された第1弁座17と当接または離間する。第1弁体18は、図4に示すように、揺動軸14を支点に揺動運動するため、第1弁座17に当接する際、水平線Bに対し角度θ1傾いている(線B1に示す)。第1弁座17は、第1弁体18の角度θ1とほぼ同じ角度θ2傾いて形成され、第1弁体18に対しほぼ平行に形成されている(θ1≒θ2)(線B2に示す)。すなわち、第1弁体18と第1弁座17の当接面は、水平線Bに対して角度θ1(≒θ2)傾いて当接する。
同様に、第2弁体21は、第2流路19の周囲に形成された第2弁座20と当接または離間する。第2弁体21と第2弁座20の傾き角度は第1弁体18と第1弁座17の傾き角度と同じであるため、説明を省略する。
なお、可動鉄心5は、請求項に記載する「可動部材」に相当する。コイルボビン6及び駆動部支持部材10は、請求項に記載する「アクチュエータ部」を構成する。
流体制御弁1は、シーソー板15の揺動運動により、第1弁体18と第2弁体21とを共に移動させ、第1流路16と第3流路22との間の流体の流れと、第2流路19と第3流路22との間の流体の流れとを切り替える。
コイル7への通電がOFFの状態では、可動鉄心5が、コイルボビン6内を摺動しながら下降して、シーソー板15が揺動軸14を支点に反時計回り方向に回動することにより、第1弁体18が第1弁座17に当接して閉弁する。このとき、第1付勢バネ11の付勢力は、第2付勢バネ24の付勢力より大きい。これにより、第1流路16と第3流路22との連通は遮断され、流体は第3流路22から第1流路16に流れない。その反対に、第2弁体21は上昇し、第2弁体21が第2弁座20と離間して開弁し、第2流路19と第3流路22とが連通して、流体は、第3流路22から第2流路19に流れる。
(1)流体が流れる第1流路16の周囲に形成された第1弁座17と、第1弁座17と当接または離間することにより、流体の流れを制御する第1弁体18と、第1弁体18を制御する可動鉄心5と、可動鉄心5を摺動可能に保持したアクチュエータ部2と、可動鉄心5を弁座方向に付勢する第1付勢バネ11とを有する流体制御弁1において、第1弁体18には、第1弁体18と第1弁座17の当接面に対しほぼ直角方向に第1付勢バネ11の付勢力が作用すること、を特徴とするので、第1弁体18は第1弁座17の当接面に対してほぼ直角に付勢され、当接面での付勢力が均一となり、長時間使用による漏れが発生せず、耐久性が向上する。また、摺動部材がなくても弁体を弁座の当接面に対し、ほぼ直角に付勢することができ当接面において付勢力が均一になることから、部品点数を減らすことができ、コストダウンできる。
具体的には、位置決め係合部10aがと位置決め凸部11aと係合することにより、第1付勢バネ11を常に意図する向きに組み付けることができる。意図する向きとは、図4に示すように、可動鉄心5を、第1付勢バネ11のターン数、平行度を利用して、垂直線Aから角度θ3傾く向きのことである(線A1に示す)。角度θ3は、角度θ1、θ2とほぼ同じ角度であり、線A1は線B1、B2とほぼ直角に交わる。
例えば、本実施形態では、シーソー式の流体制御弁を用いているが、ポペット式の流体制御弁に用いることもできる。ポペット式の流体制御弁において、樹脂ボディや剛性のないボディの場合、製品取付ネジの軸力により、弁座が傾く恐れがあり、シール不良を起こすという問題があった。しかし、弁座の傾き具合に合わせて可動部材を傾けることでシール荷重の分散を防ぐことができる。これにより、ポペット式の流体制御弁の耐久性を向上させることができる。
2 アクチュエータ部
5 可動鉄心
6 コイルボビン
10 駆動部支持部材
10a 位置決め係合部
11 付勢バネ
11a 位置決め凸部
14 揺動軸
15 シーソー板
16 第1流路
17 第1弁座
18 第1弁体
19 第2流路
20 第2弁座
21 第2弁体
22 第3流路
Claims (4)
- 流体が流れる流路の周囲に形成された弁座と、前記弁座と当接または離間することにより、流体の流れを制御する弁体と、前記弁体を制御する可動部材と、前記可動部材を摺動可能に保持したアクチュエータ部と、前記可動部材を前記弁座方向に付勢する付勢バネとを有する流体制御弁において、
前記弁体には、前記弁体と前記弁座の当接面に対しほぼ直角方向に前記付勢バネの付勢力が作用すること、
前記付勢バネの一端は、突出した位置決め凸部を有し、
前記アクチュエータ部には、前記位置決め凸部と係合することにより前記付勢バネの一端を所定の位置に保持する位置決め係合部を有すること、
前記付勢バネのもう一端は、自由な状態に保持され、前記可動部材に当接していること、
を特徴とする流体制御弁。 - 請求項1に記載の流体制御弁において、
揺動軸を支点に揺動するシーソー板と、第1流路に設けられた第1弁座と当接または離間する第1弁体と、第2流路に設けられた第2弁座と当接または離間する第2弁体と、前記第1流路と前記第2流路とに連通する第3流路と、を有し、
前記シーソー板の揺動運動により、前記第1弁体と前記第2弁体とを共に移動させ、前記第1流路と前記第3流路との間の流体の流れと、前記第2流路と前記第3流路との間の流体の流れとを切り替えること、
を特徴とする流体制御弁。 - 請求項1に記載の流体制御弁において、
ポペット式であること、
を特徴とする流体制御弁。 - 請求項2に記載の流体制御弁において、
前記第1弁体と前記第1弁座の当接面、及び前記第2弁体と前記第2弁座の当接面は、水平面に対して所定の角度傾いて当接すること、
を特徴とする流体制御弁。
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